CN106525199A - 一种用于在液体介质中检测管内有无液体的方法 - Google Patents

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田莉娟
王斌
王军
许福斌
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    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
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Abstract

本发明涉及一种用于在液体介质中检测管内有无液体的方法，包括以下内容：1)设置一用于进行光路监测的固定架；2)在监测玻璃管的一侧固定设置光电发射器，在监测玻璃管的另一侧固定设置光电接收器；3)将整个固定架垂向固定在液体介质中，并将监测玻璃管放置在支撑板的通孔中；4)光电发射器发射的光经监测玻璃管一侧透射进入监测玻璃管内，经监测玻璃管另一侧透射的光发射到光电接收器，光电接收器将接收的数据发送到一外部的数据处理装置，数据处理装置通过观察接收光的强度是否有明显变化，判定是液位是否到达指定位置，如果达到指定位置进行警示。本发明可以广泛应用在液体介质中检测管内有无液体的测量中。

Description

一种用于在液体介质中检测管内有无液体的方法
技术领域
本发明是关于一种用于在液体介质中检测管内有无液体的方法，涉及液位监测技术领域。
背景技术
在化学领域、尤其是涉及样品前处理浓缩时，通常采用水浴加热方式来加快溶剂蒸发。目前实验室中采用水浴加热方式浓缩试剂时，为防止溶剂全部蒸干，需要实验员在旁边值守，耗费大量时间和精力。
传统的液位检测方法分为接触式和无接触式两种。接触式装置多置于待测溶液内部，易造成液体污染，且对于腐蚀性或强酸强碱强毒性溶液，应用上具有一定的局限性。无接触式液位监测装置由于不会对容器中的介质造成污染，因此被广泛应用于液面位置监测及检测领域，但是现有的无接触式液位监测装置都是置于空气中进行液位检测，一旦涉及到液体内(如水浴锅内)液位检测则会由于防水性不强及光折射率的变化不定等问题而难以实现直接检测。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种无需实验员在旁边值守且能够避免溶液污染的用于在液体介质中检测管内有无液体的方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于在液体介质中检测管内有无液体的方法，包括以下内容：1)设置一用于进行光路监测的固定架，包括有支撑板，支撑板中心开设有用于固定监测玻璃管的通孔，支撑板的两侧还分别开设有发射光通光孔和接收光通光孔，发射光通光孔和接收光通光孔均与通孔连通，且发射光通光孔和接收光通光孔的延长线与通孔圆心交汇；2)在监测玻璃管的一侧固定设置光电发射器，在监测玻璃管的另一侧固定设置光电接收器；3)将整个固定架垂向固定在液体介质中，并将监测玻璃管放置在支撑板的通孔中；4)光电发射器发射的光经监测玻璃管一侧透射进入监测玻璃管内，经监测玻璃管另一侧透射的光发射到光电接收器，光电接收器将接收的数据发送到一外部的数据处理装置，数据处理装置通过观察接收光的强度是否有明显变化，判定是液位是否到达指定位置，如果达到指定位置进行警示。
进一步地，在监测玻璃管内有液体和无液体的情况下分别检测光电接收器接收到数据的电压范围，当监测玻璃管内有液体的时候光电接收器接收的数据电压值比较大，当监测玻璃管内无液体的时候光电接收器接收的数据电压值很小，使用中通过实验确定阈值，当光电接收器接收的数据电压值低于该阈值时进行警示，表明监测玻璃管的液位降至指定位置。
进一步地，发射光通光孔与接收光通光孔之间的夹角为85°～175°。
进一步地，光电发射器和光电接收器均放置在液体介质内，光电发射器放置在固定架的发射光通光孔内，光电接收器放置在固定架的接收光通光孔内，使用前将光电发射器和光电接收器分别进行防水密封处理。
进一步地，光电发射器和光电接收器设置在液体介质外部，光电发射器通过设置在发射光通光孔的光纤进行光信号传播，光电接收器通过设置在接收光通过孔内的光纤接收光信号。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明是基于光在空气和液体中的折射率不同，监测玻璃管内为空气和液体时，光电传感器接收端接收到的信号强弱差距很大，并以此来判断液位是否到达指定位置，本发明无需实验员在旁边值守，由于本发明采用非接触式液位检测，能够有效避免溶液污染。2、本发明的发射光通光孔和接收光通光孔位于监测玻璃管的两侧且呈一定角度，因此可以根据光在不同介质中折射角度不同造成接收信号强弱变化来判断液面位置。3、本发明的光电发射器与光电接收器还可以置于水浴腔体外面，通过光纤进行信号传输，也能够实现液体介质监测液位，保证安全可靠。本发明可以广泛应用在液体介质中检测管内有无液体的测量中。
附图说明
图1是本发明固定架的结构示意图；
图2是本发明的原理示意图；
图3是本发明实施例的原理示意图；
图4是本发明实施例的原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
本发明采用光电传感器进行液位检测，该光电传感器中的光电发射器和光电接收器分别位于液体外面且位于监测玻璃管的两侧。光电发射器发出的光截面为扇形状，与监测玻璃管管壁不垂直的光线在进入待测管壁(材质为玻璃等)发生一次折射，然后进入待测管内部发生二次折射，再进入待测管壁(材质为玻璃等)发生第三次折射，最后射出进入液体发生第四次折射被光电接收器接收时。当监测玻璃管内部为空气和液体时，第二次折射和第三次折射的折射角会发生变化，因此光电接收器在同一位置接收到的光电信号强弱不同，依此可以判断液位是否到达指定位置。
本发明提供的用于在液体介质中检测管中有无液体的方法，包括以下内容：
1、如图1所示，设置一用于进行光路监测的固定架1，包括一支撑板11，支撑板11可以采用任何形状，在此不做限定，本发明实施例中采用八边形支撑板11，支撑板11的中心设置一用于固定监测玻璃管的通孔12，支撑板11的两侧还分别设置发射光通光孔13和接收光通光孔14，发射光通光孔13和接收光通光孔14分别与通孔12连通，且发射光通光孔13和接收光通光孔14的延长线与通孔12圆心交汇，发射光通光孔13与接收光通光孔14之间的夹角为85°～175°(如图2所示)，支撑板11上还设置有穿线管15，以及用于将固定架进行固定的安装孔16。
2、将光电发射器例如：激光头放置在固定架1的发射光通光孔13内，将光电接收器放置在固定架1的接收光通光孔14内，使用前需要将光电发射器和光电接收器分别进行防水密封处理，光电发射器和光电接收器均通过相应连接线连接外部设备和数据处理装置；另外，光电发射器和光电接收器还可以设置在液体介质外部，光电发射器通过设置在发射光通光孔13的光纤进行光信号传播，光电接收器可以通过设置在接收光通过孔内的光纤接收光信号，本发明以光电发射器和光电接收器均放置在液体介质内部进行说明。
3、将整个固定架1垂向固定在液体介质中。
4、将监测玻璃管放置在支撑板1的通孔12中。
5、位于液体介质内部的激光头发射的激光经发射光通光孔13传播并经监测玻璃管一侧透射进入监测玻璃管内，经监测玻璃管另一侧透射的光经接收光通光孔14内的光电接收器接收，光电接收器将接收的数据发送到数据处理装置，数据处理装置通过光电接收器观察接收光的强度是否有明显变化，判定是液位是否到达指定位置，如果达到指定位置则发送信号到警示装置，警示装置可以是指示灯或发声装置。
在监测玻璃管有液体和无液体的情况下分别检测光电接收器传输数据的电压范围，通常情况下，当监测玻璃管内有液体的时候光电接收器接收的数据电压值比较大，当监测玻璃管内无液体的时候光电接收器接收的数据电压值很小，实际使用中可以通过实验确定阈值，当光电接收器接收的数据电压值低于该阈值时，警示装置发出警示，表明液位降至指定位置。
下面通过具体的实施例对采用本发明方法对某监测玻璃管内是否有液体的具体监测过程进行详细说明：
将内径为r，外径为R的监测玻璃管置于水浴箱体内，在监测玻璃管一侧固定设置光电发射器，监测玻璃管的另一侧固定设置光电接收器侧，光电发射器距离监测玻璃管外壁为a。从光电发射器发射出的光以2θ1角发散射到监测玻璃管外壁，如图3所示，θ2为从水进入监测玻璃管的玻璃的入射角，θ3为第一次折射角，θ4为从玻璃进入监测玻璃管内空气的入射角，θ5为第二次折射角，θ6为从监测玻璃管内空气进入玻璃的入射角，θ7为第三次折射角；θ8为从玻璃进入水的入射角，θ8过圆心的边与θ1过圆心的边夹角为θ9，并令θ10＝180°-θ9。则根据几何关系推导：
根据光的折射定律n1sinθ1＝n2sinθ2和几何关系可知：
θ5＝θ6；θ4＝θ7；θ3＝θ8；
推出：
所以：
θ9＝π-[(θ2-θ1)+(θ4-θ3)+(π-θ5-θ6)+(θ7-θ8)]
即：θ9＝2θ5+2θ3-2θ4-θ2+θ1
最终得出：
将n水＝1.33，n空气＝1.0，n玻璃＝1.5，R＝5mm，r＝4mm，a＝3mm；θ＝3°带入可得θ9＝12.84°，则θ10＝180°-θ9＝167.16°。综上，θ10即为当监测玻璃管内为空气时，光电接收器能接收到光信号情况下，发射光通光孔与接收光通光孔所能成的最大角。
同样将内径为r，外径为R的监测玻璃管置于水浴箱体内，在监测玻璃管的一侧固定设置光电发射器，在监测玻璃管的另一侧固定设置光电接收器，光电发射器距离监测玻璃管外壁为a。从光电发射器发射出的光以2β1发射射到监测玻璃管外壁，如图4所示，β2为从水进入玻璃的入射角，β3为第一次折射角，β4为从玻璃进入监测玻璃管内水的入射角，β5为第二次折射角，β6为从监测玻璃管内水进入玻璃的入射角，β7为第三次折射角；β8为从玻璃进入水的入射角，β8过圆心的边与β1过圆心的边夹角为β9，并令β10＝180°-β9。则根据几何关系推导：
根据光的折射定律：n1sinβ1＝n2sinβ2和几何关系可知：
推出：
所以：β9＝π-[(β2-β1)+(β4-β3)+(π-β5-β6)+(β7-β8)]
即：β9＝2β5+2β3-2β4-β2+β1
最终得出：
将n水＝1.33，n空气＝1.0，n玻璃＝1.5，R＝5mm，r＝4mm，a＝3mm；β＝3°代入可得β9＝8.08°；β10＝180°-β9＝171.92°，综上，β10即为当待测玻璃内为水时，光电接收器能接收到光信号情况下，发射光通光孔与接收光通光孔所能成的最大角。
本实施例的阈值设定过程为：当监测玻璃管中有液体时测得一个电信号的数值，当监测玻璃管内没有液体时测得一个电信号数值，阈值取用中间值左右数值即可，当发射光通光孔与接收光通光孔的夹角α的范围为：θ10<α<β10时，光电接收器只能接收到通过液体的光而不能接收到通过空气的光，也就是当液位下降到本发明的光电传感器所在平面时，光电接收器由接收到光变为接收不到光，光电接收器的电信号会有明显改变(变大或变小与电路设计有关)，当低于或高于(高低决定电路的设计)阈值时来判定警示装置是否发出警示指示，表示到达指定液位。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中方法的各实施步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种用于在液体介质中检测管内有无液体的方法，其特征在于包括以下内容：
1)设置一用于进行光路监测的固定架，包括有支撑板，支撑板中心开设有用于固定监测玻璃管的通孔，支撑板的两侧还分别开设有发射光通光孔和接收光通光孔，发射光通光孔和接收光通光孔均与通孔连通，且发射光通光孔和接收光通光孔的延长线与通孔圆心交汇；
2)在监测玻璃管的一侧固定设置光电发射器，在监测玻璃管的另一侧固定设置光电接收器；
3)将整个固定架垂向固定在液体介质中，并将监测玻璃管放置在支撑板的通孔中；
4)光电发射器发射的光经监测玻璃管一侧透射进入监测玻璃管内，经监测玻璃管另一侧透射的光发射到光电接收器，光电接收器将接收的数据发送到一外部的数据处理装置，数据处理装置通过观察接收光的强度是否有明显变化，判定是液位是否到达指定位置，如果达到指定位置进行警示。
2.如权利要求1所述的一种用于在液体介质中检测管内有无液体的方法，其特征在于，在监测玻璃管内有液体和无液体的情况下分别检测光电接收器接收到数据的电压范围，当监测玻璃管内有液体的时候光电接收器接收的数据电压值比较大，当监测玻璃管内无液体的时候光电接收器接收的数据电压值很小，使用中通过实验确定阈值，当光电接收器接收的数据电压值低于该阈值时进行警示，表明监测玻璃管的液位降至指定位置。
3.如权利要求1所述的一种用于在液体介质中检测管内有无液体的方法，其特征在于，发射光通光孔与接收光通光孔之间的夹角为85°～175°。
4.如权利要求1或2或3所述的一种用于在液体介质中检测管内有无液体的方法，其特征在于，光电发射器和光电接收器均放置在液体介质内部，光电发射器放置在固定架的发射光通光孔内，光电接收器放置在固定架的接收光通光孔内，使用前将光电发射器和光电接收器分别进行防水密封处理。
5.如权利要求1或2或3所述的一种用于在液体介质中检测管内有无液体的方法，其特征在于，光电发射器和光电接收器设置在液体介质外部，光电发射器通过设置在发射光通光孔的光纤进行光信号传播，光电接收器通过设置在接收光通过孔内的光纤接收光信号。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106989796A (zh) * 2017-04-20 2017-07-28 常熟理工学院 液面检测装置
CN107202622A (zh) * 2017-07-14 2017-09-26 广东上风环保科技有限公司 液体计量装置及用于液体计量检测的电路

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4989452A (en) * 1987-11-09 1991-02-05 Solinst Canada Ltd. Liquid-level detector
CN2237229Y (zh) * 1994-07-02 1996-10-09 李孔宁 浸入式光电液面传感器
CN201322634Y (zh) * 2008-12-23 2009-10-07 上海神开石油化工装备股份有限公司 一种液位传感器安装装置
CN101561517B (zh) * 2009-05-12 2011-04-13 广州市怡文环境科技股份有限公司 一种非接触式管内液体检测器及其检测方法
CN204649266U (zh) * 2015-05-27 2015-09-16 深圳世绘林科技有限公司 液位传感装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4989452A (en) * 1987-11-09 1991-02-05 Solinst Canada Ltd. Liquid-level detector
CN2237229Y (zh) * 1994-07-02 1996-10-09 李孔宁 浸入式光电液面传感器
CN201322634Y (zh) * 2008-12-23 2009-10-07 上海神开石油化工装备股份有限公司 一种液位传感器安装装置
CN101561517B (zh) * 2009-05-12 2011-04-13 广州市怡文环境科技股份有限公司 一种非接触式管内液体检测器及其检测方法
CN204649266U (zh) * 2015-05-27 2015-09-16 深圳世绘林科技有限公司 液位传感装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106989796A (zh) * 2017-04-20 2017-07-28 常熟理工学院 液面检测装置
CN107202622A (zh) * 2017-07-14 2017-09-26 广东上风环保科技有限公司 液体计量装置及用于液体计量检测的电路

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