CN103292866A - 一种基于光反射原理监测水位的水位仪 - Google Patents

Abstract

一种基于光反射原理监测水位的水位仪，它由激光反射装置（1）、激光发射接收装置(2)及通过电缆(3)与之相连的单片机系统(4)组成。本发明水位仪的激光发射器(201)向竖直反光板（101）发射激光，经水平反光板（102）二次反射后照射到激光受光板（203）上。由于水平反光板（102）的位置随水位变化而升降，使二次反射后的光束照射在激光受光板（203）上的位置也相应变化，相应位置的激光受光管（202）受到照射生成电信号传给单片机系统（4），单片机系统（4）通过转换和计算处理得到水位数据，实现水位的实时测量和监视。本发明结构简单，成本低廉；重要部分位于岸上，大大延长使用寿命；并且能够实现无人值守。

Description

一种基于光反射原理监测水位的水位仪

技术领域

本发明属于液位测量领域，涉及一种水位仪，特别是涉及一种基于光反射原理监测水位的水位仪。

背景技术

    目前国内的水位仪多为“模拟闭环系统控制，应用伺服电机”，属于机械传动结构式，使得测量精度降低并且其结构复杂，机械加工的精度直接影响测量的准确度。另外结构的复杂使生产变的困难及成本的提高。一般的水位仪最重要部分位于水中，而且需要人员值守，使得使用寿命大大降低和后期维修费用的大大提高。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述水位仪结构复杂、使用寿命低、使用成本高的问题。

为了实现本发明之目的，拟采用以下技术方案：

一种基于光反射原理监测水位的水位仪，至少包括：

激光反射装置，竖直固定于被测水体中，根据被测水体水位升降将激光发射器所发射的激光光线反射到激光受光板上不同位置的激光受光管中；

激光发射接收装置，通过发射和接收被反射的激光光线与激光反射装置相关联，用于探测激光反射装置的水平反光板随被测水体水位的升降信息；

单片机系统，通过电缆与激光发射接收装置相连，接收激光发射接收装置探测到的水位升降信息并进行数据处理和显示报警。

所述的激光反射装置至少由水平反光板、垂直穿过水平反光板中心孔洞的竖直反光板和竖直固定于水底基岩的透明防波罩组成；所述的水平反光板与竖直反光板为间隙滑动联接，水平反光板可在竖直反光板上平移滑动；所述的水平反光板背面固接浮板，所述浮板由于水面浮力随水位实时升降；所述的竖直反光板竖直固定于水底基岩上；所述的透明防波罩包围于水平反光板外围，使透明防波罩内、外部水面隔离；透明防波罩底部设置至少一个进出水口，使透明防波罩内、外部水体相连；所述透明防波罩与水平反光板无直接接触。

所述激光发射接收装置由激光发射器和激光受光板组成；激光发射器固接于激光受光板顶端；激光受光板由至少两个激光受光管紧密排列组成。

所述的激光受光板长度根据水位量程的不同测量要求进行相应的设置，所述激光受光管的宽度根据水位测量的分辨率要求进行相应的设置。

所述单片机系统上设置数码显示屏和安全警报喇叭。

本发明与现有技术比较的特点：本发明摆脱了传统机械传动结构式，结构得到简化，并且最重要部分位于岸上大大延长了使用寿命、降低了成本和后期维护费用。并且实现了无人值守的功能。

附图说明

图1示意了本发明水位仪的一种结构实施例。

图2是本发明水位仪的激光发射接收装置的正视图。

图3是本发明水位仪的运行机理框图。

1：激光反射装置；101：竖直反光板； 102：水平反光板； 103：浮板；  104：透明防波罩； 105：进出水口； 2：激光发射接收装置； 201：激光发射器；   202：激光受光管；  203：激光受光板；  3、电缆； 4：单片机系统；  5：数码显示屏；  6：安全警报喇叭；  7：陆地，8：水底基岩。  

具体实施方式                                    

下面结合附图对本发明做进一步的描述。

一种基于光反射原理监测水位的水位仪，至少包括：

激光反射装置1，竖直固定于被测水体中，根据被测水体水位升降将激光发射器201所发射的激光光线反射到激光受光板203上不同位置的激光受光管202中；

激光发射接收装置2，通过发射和接收被反射的激光光线与激光反射装置（1）相关联，用于探测激光反射装置1的水平反光板102随被测水体水位的升降信息；

单片机系统4，通过电缆3与激光发射接收装置2相连，接收激光发射接收装置2探测到的水位升降信息并进行数据处理和显示报警。

如附图1所示，激光反射装置1至少由水平反光板102、垂直穿过水平反光板102中心孔洞的竖直反光板101和竖直固定于水底基岩8的透明防波罩104组成；所述的水平反光板102与竖直反光板101为间隙滑动联接，水平反光板102可在竖直反光板101上平移滑动；所述的水平反光板102背面固接浮板103，所述浮板103由于水面浮力随水位实时升降；所述的竖直反光板101竖直固定于水底基岩8上；所述的透明防波罩104包围于水平反光板102外围，使透明防波罩104内、外部水面隔离；透明防波罩104底部设置至少一个进出水口105，使透明防波罩104内、外部水体相连；所述的透明防波罩104与水平反光板102无直接接触。

如附图2所示，激光发射接收装置2由激光发射器201和激光受光板203组成；激光发射器201固接于激光受光板203顶端；激光受光板203由至少两个激光受光管202紧密排列组成。激光受光板203长度根据水位量程的不同测量要求进行相应的设置，所述激光受光管202的宽度根据水位测量的分辨率要求进行相应的设置。

如附图1所示，单片机系统4上设置有数码显示屏5和安全警报喇叭6。

在本发明水位仪中，浮板103可采用泡沫塑料制作，透明防波罩104可采用透明玻璃或有机玻璃制造，激光受光管202可采用光电传感器。

使用本发明时，将激光发射器201对准竖直反光板101发射激光光束，激光光束透过透明防波罩104后经由竖直反光板101反射到水平反光板102，再经水平反光板102二次反射后再次透过透明防波罩104照射到激光受光板203内的某个激光受光管202中，该激光受光管202受到光束照射后生成模拟电信号并通过电缆3被单片机系统4采集转换为相应的数字信号，单片机系统4对该数字信号进行计算分析处理后得到被测水位值并在数码显示屏5上显示测量值。若实际水位达到预设的安全警戒水位，安全警报喇叭6就会发出警报。由基本的光学原理可知，激光发射器201发射的光束与水平反光板102二次反射后的光束相互平行，所以当水平反光板102随水位上升或下降一定高度时，二次反射后的光束照射到激光受光板203上的位置也会上升或下降相同的高度，相应位置的激光受光管202将受到照射并生成电信号传递给单片机系统4，单片机系统4通过转换和计算分析后得到新的水位数据，从而实现水位的实时测量和监视。本发明摆脱了传统机械传动结构式，结构得到简化，并且最重要部分位于岸上大大延长了使用寿命、降低了成本和后期维护费用。本发明实现了无人值守的功能。

本发明的核心技术原理是利用光的反射原理实现水位的测量，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于光反射原理监测水位的水位仪，其特征在于，至少包括：

激光反射装置（1），竖直固定于被测水体中，根据被测水体水位升降将激光发射器（201）所发射的激光光线反射到激光受光板(203)上不同位置的激光受光管（202）中；

激光发射接收装置（2），通过发射和接收被反射的激光光线与激光反射装置（1）相关联，用于探测激光反射装置（1）的水平反光板（102）随被测水体水位的升降信息；

单片机系统（4），通过电缆（3）与激光发射接收装置（2）相连，接收激光发射接收装置（2）探测到的水位升降信息并进行数据处理和显示报警。

2.如权利要求1所述的一种基于光反射原理监测水位的水位仪，其特征在于：所述的激光反射装置（1）至少由水平反光板（102）、垂直穿过水平反光板（102）中心孔洞的竖直反光板（101）和竖直固定于水底基岩(8)的透明防波罩（104）组成；所述的水平反光板（102）与竖直反光板（101）为间隙滑动联接，水平反光板（102）可在竖直反光板（101）上平移滑动；所述的水平反光板（102）背面固接浮板（103），所述浮板（103）由于水面浮力随水位实时升降；所述的竖直反光板（101）竖直固定于水底基岩(8)上；所述的透明防波罩(104)包围于水平反光板（102）外围，使透明防波罩（104）内、外部水面隔离；透明防波罩（104）底部设置至少一个进出水口（105），使透明防波罩（104）内、外部水体相连；所述透明防波罩（104）与水平反光板（102）无直接接触。

3.如权利要求1所述的一种基于光反射原理监测水位的水位仪，其特征在于：所述激光发射接收装置（2）由激光发射器（201）和激光受光板（203）组成；激光发射器（201）固接于激光受光板（203）顶端；激光受光板（203）由至少两个激光受光管（202）紧密排列组成。

4.如权利要求3所述的一种基于光反射原理监测水位的水位仪，其特征在于：所述的激光受光板(203)长度根据水位量程的不同测量要求进行相应的设置，所述激光受光管（202）的宽度根据水位测量的分辨率要求进行相应的设置。

5.如权利要求1所述的一种基于光反射原理监测水位的水位仪，其特征在于：所述单片机系统（4）上设置数码显示屏（5）和安全警报喇叭（6）。

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