CN109556677B - 一种带光学防护罩的光敏传感器 - Google Patents

一种带光学防护罩的光敏传感器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种带光学防护罩的光敏传感器,包括棱镜、发射管和接收管,所述发射管和接收管卡嵌于所述棱镜内;所述棱镜通过环氧树脂胶固定于一壳体内,所述壳体的下方安装有光学防护罩;所述光学防护罩包括外罩和内罩,所述外罩套设于所述内罩外侧,所述外罩与内罩的底部周侧设置有一个以上的进液孔,所述外罩上的进液孔与内罩上的进液孔错开布置;所述外罩与内罩的内侧均设置有一条以上的导气槽。本发明的带光学防护罩的光敏传感器具有响应速度快、测量精准、适用于强光外露、砂尘等恶劣环境等优点。

Description

一种带光学防护罩的光敏传感器
技术领域
本发明主要涉及光敏传感器技术领域,特指一种带光学防护罩的光敏传感器。
背景技术
目前光敏传感器产品一般应用在无自然强光照射的环境下,如油罐光敏液位传感器。光敏传感器的原理如图1所示,当棱镜2处于空气中时,在水与棱镜2两者之间的界面发生两次全反射,发射管3发出的红外光被接收管4全部接收;如图2所示,当棱镜2浸入被测液体时,发射管3发出红外光,在水与棱镜2之间的界面发生两次折射,其中只有很少的一部分被接收管4接收;即通过接收管4的光线接收量的差异来判断传感器是否浸入被测液体。当应用场合为恶劣自然环境时,长期测量时,现有传感器缺点:
1)自然光照射下容易产生干涉,发生漏报、误报的现象;如图3所示,传感器应用于自然光环境下,外界光会补充射入棱镜2,使接收管4接收更多红外光(接收管4右边粗线代表外界光),从而造成传感器误判;
2)在光学探头上出现结冰、结霜时,易发生误报;
3)当传感器应用于砂尘环境中时,砂砾容易磕碰棱镜2表面而出现划痕,造成光路反射混乱,不能达到设计值。
以上原因大大限制了现有光敏传感器的应用环境,现在有通过在棱镜2外加装光学防护罩的设计,能够阻止自然光的射入和砂尘的进入,但是长期使用后,仍发现存在以下问题:
1、响应速度变慢,经研究,发现由于光学防护罩的安装,也阻挡了被测液体的快速没入到棱镜2,导致传感器响应变慢;
2、仍然存在误报、漏报等现象:经研究发现,棱镜2没入被测液体时,发射管3发射的红外光由于大部分在棱镜2与被测液体之间的界面折射出棱镜2,折射出的红外光又经光学防护罩内表面反射回棱镜2,从而造成传感器误报。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题,本发明提供一种响应速度快、测量精准、适用于强光外露、砂尘等恶劣环境下的带光学防护罩的光敏传感器。
为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:
一种带光学防护罩的光敏传感器,包括棱镜、发射管和接收管,所述发射管和接收管卡嵌于所述棱镜内;所述棱镜通过环氧树脂胶固定于一壳体内,所述壳体的下方安装有光学防护罩;所述光学防护罩包括外罩和内罩,所述外罩套设于所述内罩外侧,所述外罩与内罩的底部周侧设置有一个以上的进液孔,所述外罩上的进液孔与内罩上的进液孔错开布置;所述外罩与内罩的内侧均设置有一条以上的导气槽。
作为上述技术方案的进一步改进:
所述外罩内侧的导气槽与所述外罩的进液孔相对应设置。
所述内罩的顶部周侧设置有一个以上的缺口,所述内罩的导气槽与所述缺口相对应设置。
所述内罩与所述壳体螺纹连接。
所述壳体上设置有用于防止所述内罩松动的防松组件。
所述防松组件包括限位卡片,所述限位卡片的一端伸入至所述内罩的缺口内,另一端通过螺钉紧固在所述壳体上。
所述外罩和内罩均为黑色阳极化处理的金属材质制成,所述内罩的内侧表面为经过喷砂处理的粗糙面。
所述外罩与所述内罩螺纹连接。
所述发射管和接收管对称设置在棱镜中心线的两侧。
所述外罩和内罩上的进液孔均为3~6个;所述外罩与内罩上的导气槽为3~6条。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
本发明的带光学防护罩的光敏传感器,将棱镜通过环氧树脂胶封装在壳体内,能够起到防水、耐冲击振动、耐高低温的作用;在壳体的下端加装光学防护罩,能够阻碍自然光直射至棱镜内,保证测量的精准性,同时光学防护罩能够避免外部砂砾进入而磕碰棱镜表面出现划痕,进一步提高测量的精准性;在外罩与内罩的底部周侧设置有进液孔,保证液体能够快速进入至光学防护罩,提高响应度;外罩与内罩上的进液孔相互错开,即外罩的进液孔位置对应为内罩的实体部分,有效阻碍外部光直射进棱镜;另外,在内罩的内侧均设置有导气槽,在外部液体进入至内罩时,内罩内部空气能经内罩的导气槽快速排出,进一步提高响应时间,另外在外罩的内侧也设置有导气槽,外罩与内罩之间的空气也能快速排出,进一步提高响应时间;当然,导气槽不仅仅实现快速排气的功能,在一定程度上,也能够实现将液体快速导入至光学防护罩内部的作用。
本发明的带光学防护罩的光敏传感器,壳体上设置有用于防止内罩松动的防松组件,从而通过限位卡片对内罩进行紧固,防止其与壳体之间的螺纹松动,提高光学防护罩工作安装的可靠性;而且防松组件结构简单、拆装方便。
本发明的带光学防护罩的光敏传感器,外罩和内罩均为黑色阳极化处理(属于常规工艺)的金属材质制成,利用黑色物体吸光原理,减少光的反射;内罩的内侧表面为经过喷砂处理的粗糙面,能够造成微量漏光漫反射,最大可能降低漏光对光学探头的干扰。
本发明的带光学防护罩的光敏传感器,通过上光学防护罩的设计,可以适用于强光外露、高湿高寒、砂尘等恶劣环境下使用,同时响应时间控制在0.5s以内。
附图说明
图1为现有技术的测试原理图之一。
图2为现有技术的测试原理图之二。
图3为现有技术的测试原理图之三。
图4为本发明的结构示意图。
图5为本发明中的光学防护罩的结构示意图。
图中标号表示:1、壳体;2、棱镜;3、发射管;4、接收管;5、光学防护罩;501、外罩;502、内罩;503、进液孔;504、导气槽;505、缺口;6、防松组件;601、限位卡片;602、螺钉。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图4和图5所示,本实施例的带光学防护罩5的光敏传感器,包括棱镜2、发射管3和接收管4,发射管3和接收管4卡嵌于棱镜2内;发射管3和接收管4严格对称设置在棱镜2中心线的两侧,且与整体传感器的安装平面垂直,保证发射管3发出的中心最强光垂直入射至棱镜2中,使接收管4在垂直角度接收到最强光强;棱镜2通过环氧树脂胶(或其它类似的胶)固定于一壳体1内,壳体1的下方安装有光学防护罩5;光学防护罩5包括外罩501和内罩502,外罩501套设于内罩502外侧,外罩501与内罩502的底部周侧设置有一个以上的进液孔503,外罩501上的进液孔503与内罩502上的进液孔503错开布置;外罩501与内罩502的内侧均设置有一条以上的导气槽504。本发明的带光学防护罩的光敏传感器,将棱镜2通过环氧树脂胶封装在壳体1内,能够起到防水、耐冲击振动、耐高低温的作用;在壳体1的下端加装光学防护罩5,能够阻碍自然光直射至棱镜2内,保证测量的精准性,同时光学防护罩5能够避免外部砂砾进入而磕碰棱镜2表面出现划痕,进一步提高测量的精准性;在外罩501与内罩502的底部周侧设置有进液孔503,保证液体能够快速进入至光学防护罩5,提高响应度;外罩501与内罩502上的进液孔503相互错开,即外罩501的进液孔503位置对应为内罩502的实体部分,有效阻碍外部光直射进棱镜2;另外,在内罩502的内侧均设置有导气槽504,在外部液体进入至内罩502时,内罩502内部空气能经内罩502的导气槽504快速排出,使液体快速进入,进一步提高响应时间,另外在外罩501的内侧也设置有导气槽504,外罩501与内罩502之间的空气也能快速排出,进一步提高响应时间;当然,导气槽504不仅仅实现快速排气的功能,在一定程度上,也能够实现将液体快速导入至光学防护罩5内部的作用。
如图5所示,本实施例中,外罩501和内罩502之间螺纹连接,外罩501与内罩502上均设置有三个进液孔503,在外罩501与内罩502螺纹拧到位时,外罩501和内罩502的进液孔503相互间隔60度;在外罩501上,内侧的导气槽504的数量同样为三条,其位置与外罩501的进液孔503相对应设置,即导气槽504的底部与进液孔503连通,顶部贯穿外罩501的顶部;在进液孔503进液的同时,气体经此导气槽504从上部快速排出,进一步提高排气效率。另外,在内罩502的顶部周侧设置有六个缺口505,内罩502的导气槽504的数量也为六条且与缺口505一一对应设置,即此导气槽504的顶部与缺口505相连通,用于提高排气效率,当然也可以有一定的导流作用。当然,在此并不对进液孔503或导气槽504的数量进行限定,在其它实施例中,根据实际情况选择合适数量的进液孔503和导气槽504。
本实施例中,壳体1上设置有用于防止内罩502松动的防松组件6。具体地,防松组件6包括限位卡片601,限位卡片601的一端伸入至内罩502的缺口505内,另一端通过螺钉602紧固在壳体1上,从而通过限位卡片601对内罩502进行紧固,防止其与壳体1之间的螺纹松动,提高光学防护罩5工作安装的可靠性。
本实施例中,外罩501和内罩502均为黑色阳极化处理(属于常规工艺)的金属材质制成,利用黑色物体吸光原理,减少光的反射;内罩502的内侧表面为经过喷砂处理的粗糙面,能够造成微量漏光漫反射,最大可能降低漏光对光学探头的干扰。
本发明的带光学防护罩的光敏传感器,通过上光学防护罩5的设计,可以适用于强光外露、高湿高寒、砂尘等恶劣环境下使用,同时响应时间控制在0.5s以内。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围的情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种带光学防护罩的光敏传感器,包括棱镜(2)、发射管(3)和接收管(4),所述发射管(3)和接收管(4)卡嵌于所述棱镜(2)内;其特征在于,所述棱镜(2)通过环氧树脂胶固定于一壳体(1)内,所述壳体(1)的下方安装有光学防护罩(5);所述光学防护罩(5)包括外罩(501)和内罩(502),所述外罩(501)套设于所述内罩(502)外侧,所述外罩(501)与内罩(502)的底部周侧设置有一个以上的进液孔(503),所述外罩(501)上的进液孔(503)与内罩(502)上的进液孔(503)错开布置;所述外罩(501)与内罩(502)的内侧均设置有一条以上的导气槽(504);所述外罩(501)内侧的导气槽(504)与所述外罩(501)的进液孔(503)相对应设置。
2.根据权利要求1所述的带光学防护罩的光敏传感器,其特征在于,所述内罩(502)的顶部周侧设置有一个以上的缺口(505),所述内罩(502)的导气槽(504)与所述缺口(505)相对应设置。
3.根据权利要求2所述的带光学防护罩的光敏传感器,其特征在于,所述内罩(502)与所述壳体(1)螺纹连接。
4.根据权利要求3所述的带光学防护罩的光敏传感器,其特征在于,所述壳体(1)上设置有用于防止所述内罩(502)松动的防松组件(6)。
5.根据权利要求4所述的带光学防护罩的光敏传感器,其特征在于,所述防松组件(6)包括限位卡片(601),所述限位卡片(601)的一端伸入至所述内罩(502)的缺口(505)内,另一端通过螺钉(602)紧固在所述壳体(1)上。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的带光学防护罩的光敏传感器,其特征在于,所述外罩(501)和内罩(502)均为黑色阳极化处理的金属材质制成,所述内罩(502)的内侧表面为经过喷砂处理的粗糙面。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的带光学防护罩的光敏传感器,其特征在于,所述外罩(501)与所述内罩(502)螺纹连接。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的带光学防护罩的光敏传感器,其特征在于,所述发射管(3)和接收管(4)对称设置在棱镜(2)中心线的两侧。
9.根据权利要求1至5中任意一项所述的带光学防护罩的光敏传感器,其特征在于,所述外罩(501)和内罩(502)上的进液孔(503)均为3~6个;所述外罩(501)与内罩(502)上的导气槽(504)为3~6条。
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