CN102530446A - 一种油罐冒油检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油罐冒油检测装置，包括光学传感探头、光源、光电探测装置以及报警装置，光学传感探头包括五棱镜结构、入射端光纤、出射端光纤、设置在入射端光纤上的第一准直器以及设置在出射端光纤上的第二准直器。本发明解决了现有的雷达液位检测有源、易受电磁干扰、存在盲区、安装复杂、价格高、体积大的技术问题，实现多点分布式液位测量，有效防止充油量过多而造成油的浪费和环境污染及潜在的危险，与雷达液位测量装置相比较具有无源、不受电磁干扰、可远距离传输及监控、灵敏度高、不存在盲区、安装简便、价格低、体积小等的优点。

Description

一种油罐冒油检测装置

技术领域

本发明涉及一种油罐冒油检测装置。

背景技术

大型储油罐装置，通常油由罐底的阀门输入，由于油罐的体积较大，高度较高，因此需要对油罐中油位进行检测，否则会造成油大量冒出，即造成油品的大量浪费，又因为油的易燃易爆性能，造成环境污染及潜在的危险。

目前大型储油罐中大多采用雷达液位测量装置，如图1所示，在油罐出口处安装有雷达9，该装置具有很多缺点：有源、易受电磁干扰、存在盲区、安装复杂、价格高、体积大等。

发明内容

为了解决现有的雷达液位检测有源、易受电磁干扰、存在盲区、安装复杂、价格高、体积大的技术问题，本发明提供一种无源的油罐冒油检测装置。

本发明的技术解决方案：

一种油罐冒油检测装置，包括光学传感探头、光源、光电探测装置以及报警装置，

其特殊之处在于：所述光学传感探头包括五棱镜结构、设置在五棱镜结构入射端光纤上的第一准直器以及设置在五棱镜结构出射端光纤上的第二准直器，

所述光源经过第一准直器输入至五棱镜结构，所述五棱镜结构经过第二准直器输出至光电探测装置，所述光电探测装置与报警装置连接，

所述五棱镜结构包括第一反射边a、第二反射边b、第三反射边c、第四反射边d以及第五反射边e围成的封闭五边形，其中第五反射边e为水平边，

第一反射边a与第二反射边b之间的夹角为θ2，第二反射边b与第三反射边c之间的夹角为θ3，第三反射边c与第四反射边d之间的夹角为θ4，第一反射边a与第五反射边e之间的夹角为θ1，第五反射边e与第四反射边d之间的夹角为θ5，

θ1满足：α1≤θ1≤α2

在空气中发生全反射必需满足入射角：

$\mathrm{\α}1\≥\arcsin \frac{n_0}{n_2}$

在油中不满足全反射条件入射角：

$\mathrm{\α}2\≤\arcsin \frac{n_1}{n_2}$

空气的折射率：n₀

油的折射率：n₁

棱镜的折射率：n₂

θ5＝θ1；

θ2＝2θ1；

θ3＝θ4＝θ2。

本发明所具有的优点：

1、本发明采用光电系统测量，光电系统响应时间短，系统灵敏度高，并且多个探头组合可实现多点分布式液位测量。

2、使用时将本发明装置传感探头置于油罐的最大储油位置，当给油罐输油时，当油位到达最高出油位置并且接触到探头时，系统信号灯闪烁并且马上报警，提示马上停止充油并关闭阀门，有效防止充油量过多而造成油的浪费和环境污染及潜在的危险。

3、本发明与雷达液位测量装置相比较具有无源(安全性高)、不受电磁干扰、可远距离传输及监控、灵敏度高、不存在盲区、安装简便、价格低、体积小等的优点。

附图说明

图1为本发明的检测装置结构示意图；

图2为本发明的油罐冒油检测装置的结构示意图；

图3为本发明光电探头的结构示意图；

图4为本发明一种实施例的光电探头示意图；

其中附图标记为：1-光源，2-光纤，3-第一准直器，4-五棱镜结构，5-第二准直器，7-光电探测器，8-报警装置，9-雷达，10-油罐，11-光学传感探头。

具体实施方式

如图1所示，一种油罐冒油检测装置，包括光学传感探头4、光源1、第一准直器3、第二准直器5、光电探测装置7以及报警装置8，光源经过第一准直器输入至光学传感探头，光学传感探头经过第二准直器输出至光电探测装置，光电探测装置与报警装置连接，

本发明传感探头采用五棱镜结构，如图3所示，

因为本探头同时要满足在油中不发生菲涅尔反射而在空气中发生菲涅尔反射。设：由于光在a、b、c、d面都要发生上述全反射条件，由上述全反射原理可计算依此计算出θ2、θ3、θ4、θ5。

五棱镜结构包括第一反射边a、第二反射边b、第三反射边c、第四反射边d以及第五反射边e围成的封闭五边形，其中第五反射边e为水平边，第一反射边a与第二反射边b之间的夹角为θ2，第二反射边b与第三反射边c之间的夹角为θ3，第三反射边c与第四反射边d之间的夹角为θ4，第一反射边a与第五反射边e之间的夹角为θ1，第五反射边e与第四反射边d之间的夹角为θ5，

θ1满足：α1≤θ1≤α2

在空气中发生全反射必需满足入射角：

$\mathrm{\α}1\≥\arcsin \frac{n_0}{n_2}$

在油中不满足全反射条件入射角：

$\mathrm{\α}2\≤\arcsin \frac{n_1}{n_2}$

空气的折射率：n₀

油的折射率：n₁

棱镜的折射率：n₂

θ5＝θ1；

θ2＝2θ1；

θ3＝θ4＝θ2。

本发明的工作原理：

如图2所示，利用光学传感探头周围介质折射率的的不同而产生菲涅尔反射的原理；光源发出的光通过光纤2传输到第一准直器3实现光的准直，并直接将准直光垂直入射到一个五棱镜中，光在五棱镜中经过四次全反射，再由第二准直器5出射，经过光纤传输后，进入光电探测装置，通过光电转换电路驱动报警器及信号灯报警，以实现液位的检测。当探头置于空气中时，满足菲涅尔反射条件，从第二准直器5有光输出，系统处于待机状态；而当油面一接触到探头，由于油的折射率大于空气，不满足菲涅尔反射条件，第二准直器5中没有光输出，系统信号灯立即闪烁并发出报警音。该系统的优点是灵敏度高，光电系统响应时间短，并且多个探头组合可实现多点分布式液位测量。使用时将本装置传感探头置于油罐的最大储油位置，当给油罐输油时，当油位到达最高出油位置并且接触到探头时，系统信号灯闪烁并且马上报警，提示马上停止充油并关闭阀门，有效防止充油量过多而造成油的浪费和环境污染及潜在的危险。

实施例1：

如图4所示，例如：若棱镜采用K9玻璃

空气的折射率：n₀＝1

油的折射率：n₁＝1.47

棱镜的折射率：n₂＝1.56

计算可得：

α1≥39.8°

α2≤70.44°

入射角39.8°≤θ1≤70.44°，取θ1＝67.5°，可依此计算出θ2＝θ3＝θ4＝135°，θ5＝θ1＝67.5°。

与雷达液位测量装置相比较本装置具有，无源(安全性高)，不受电磁干扰、可远距离传输及监控、灵敏度高、不存在盲区、安装简便、价格低、体积小。

Claims (3)

1.一种油罐冒油检测装置，包括光学传感探头、光源、光电探测装置以及报警装置，

其特征在于：所述光学传感探头包括五棱镜结构、入射端光纤、出射端光纤、设置在入射端光纤上的第一准直器以及设置在出射端光纤上的第二准直器，

所述光源经过第一准直器输入至五棱镜结构，所述五棱镜结构经过第二准直器输出至光电探测装置，所述光电探测装置与报警装置连接，

所述五棱镜结构包括第一反射边(a)、第二反射边(b)、第三反射边(c)、第四反射边(d)以及第五反射边(e)围成的封闭五边形，其中第五反射边(e)为水平边，

第一反射边(a)与第二反射边(b)之间的夹角为θ2，第二反射边(b)与第三反射边(c)之间的夹角为θ3，第三反射边(c)与第四反射边(d)之间的夹角为θ4，第一反射边(a)与第五反射边(e)之间的夹角为θ1，第五反射边(e)与第四反射边(d)之间的夹角为θ5，

满足以下关系：α1≤θ1≤α2；θ5＝θ1；θ3＝θ4＝θ2＝2θ1；

其中：α1为空气中发生全反射必需满足入射角： 

α2为在油中不满足全反射条件入射角： 

空气的折射率：n₀

油的折射率：n₁

棱镜的折射率：n₂ 。

2.根据权利要求1所述的油罐冒油检测装置，其特征在于：所述五棱镜采结构采用K9玻璃，

所述五棱镜采结构采用K9玻璃，

则39.8°≤θ1≤70.44°， 

79.6°≤θ3＝θ4＝θ2≤140.88°，θ5＝θ1。

3.根据权利要求2所述的油罐冒油检测装置，其特征在于：所述五棱镜采结构采用K9玻璃，取θ1＝67.5°，可依此计算出θ2＝θ3＝θ4＝135°，θ5＝θ1＝67.5°。 

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