CN110779593A - 一种基于光电传感的油水界面测量仪 - Google Patents

一种基于光电传感的油水界面测量仪 Download PDF

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Abstract

一种基于光电传感的油水界面测量仪，包括光电传感器测量头、卷尺和卷尺数据读取显示机构；光电传感器测量头设置于卷尺一端，卷尺设置于卷尺数据读取显示机构内，卷尺数据读取显示机构通过编码器记录卷尺旋转的圈速，再由单片机计算出卷尺转动的数值并显示；光电传感器测量头中圆柱形外壳和中空玻璃管之间设有测量电路；测量电路中，光线发射区有一个发光管，光线接收区有两个接收管，构成一个光电传感器组；当传感器组下放到油水界面处，光线会发生折射与散射，导致两个光线接收管的光线会发生变化，从而判断是否有界面的变化。本发明实现油水界面的高精度检测和自动读取界面距离，与传统设备相比具有测量精度高，全自动读取，操作简单的特点。

Description

一种基于光电传感的油水界面测量仪
技术领域
本发明涉及光电传感领域，具体涉及一种基于光电传感的油水界面测量仪。
背景技术
在船舶供油系统中，油水分离是极为重要的环节。油水界面在舱室中的变化将严重影响船用柴油机的能耗指标和推进性能。然而各种探测装置接触的介质多为油水混合物，会严重导致测量仪器的外部器件结垢严重，使得诸如磁浮等部件由于导管的结垢不能自如的随界面的移动而产生误差。同时由于原油的黏附性，也会使得短波、射频等界面仪的探头外形成油膜不能准确地测量出结果。更重要的是这些检测设备代价昂贵、更换复杂，无法适应船舶行业。
发明内容
本发明针对目前传统设备存在的不足，提出一种基于光电传感的油水界面测量仪，实现油水界面的高精度检测和自动读取界面距离，与传统设备相比具有测量精度高，全自动读取，操作简单的特点。
一种基于光电传感的油水界面测量仪，包括光电传感器测量头、卷尺和卷尺数据读取显示机构；
所述光电传感器测量头设置于卷尺一端，所述卷尺设置于卷尺数据读取显示机构内，从卷尺机构中伸出，所述卷尺数据读取显示机构中通过编码器记录卷尺旋转的圈速，再由单片机计算出卷尺转动的数值并由显示屏显示卷尺伸出的长度；
所述光电传感器测量头包括圆柱形外壳和内部的中空玻璃管，圆柱形外壳和中空玻璃管之间设有测量电路；
所述测量电路中设有光线发射区和对应的光线接收区；光线发射区有一个发光管，光线接收区有两个接收管，构成一个光电传感器组；当传感器组下放到油水界面处，光线会发生折射与散射，导致两个光线接收管的光线会发生变化，从而判断是否有界面的变化；
所述光电传感器组共有三组，竖直方向从下到上依次为第一光电传感器组、第二传感器组和第三传感器组，第一光电传感器组用于检测界面的位置，第二光电传感器组用于备用检测界面位置，第三光电传感器组用于验证界面检测是否准确；在第一传感器组位置设有温度传感器用于测量液体温度。
进一步地，所述光电传感器测量头的圆柱形外壳采用耐腐蚀材料，如PE或金属材料。
进一步地，所述卷尺数据读取显示机构中采用磁电编码器或旋转编码器。
进一步地，所述光电传感器测量头用于检测空气与油体、油体与水的界面，通过测量卷尺下放的距离，计算出油体液面位置、水液面位置和剩余油量等数值。
进一步地，所述光电传感器测量头上集成有温度传感器，对液体温度进行测量；测量到的界面位置和液体温度由测量头处理后将数据传到顶部的显示部分。
本发明达到的有益效果为：
（1）适应多种污水、油水界面的高灵敏度检测。检测范围广，灵敏度比现有的技术高20%以上。
（2）探测传感器便于安装、更换，成本低廉，仅不到20元，远远低于国内外同类产品，只有相关产品成本的10分之一。
（3）防爆等级高，适用于高危险性场合。
附图说明
图1为本发明实施例中本油水界面测量仪的结构示意图。
图2为本发明实施例中光电传感器测量头的主视图。
图3为本发明实施例中光电传感器测量头的截面结构示意图。
图4为本发明实施例中光电传感器测量头的侧视图。
图中，1-光电传感器测量头，1-1-第一光电传感器组，1-2-第二光电传感器组，1-3-第三光电传感器组，2-卷尺，3-卷尺机构，4-编码器，5-显示屏，6-单片机，7-光线发射区，8-光线接收区。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
一种基于光电传感的油水界面测量仪，包括光电传感器测量头1、卷尺2和卷尺数据读取显示机构3。
光电传感器测量头1设置于卷尺2一端，卷尺2设置于卷尺数据读取显示机构内，从卷尺机构3中伸出，通过编码器4记录卷尺2旋转的圈速，再由单片机6计算出卷尺2转动的数值并由显示屏5显示卷尺伸出的长度。通过编码器可以测量出卷尺2在固定转轴上转动的圈速或角度，利用弧长公式可以计算出卷尺转动的距离，以分辨率为1024的编码器为例，转一圈为360°，角度分辨率为0.3516°，如编码器的转轴半径为100mm,该编码器的测量精度为0.6136mm ，可以满足设备1mm测量精度的要求。
光电传感器测量头1包括圆柱形外壳和内部的中空玻璃管，圆柱形外壳和中空玻璃管之间设有测量电路。光电传感器测量头1的圆柱形外壳采用耐腐蚀材料，如PE或金属材料。
测量电路中设有光线发射区7和对应的光线接收区8；光线发射区4有一个发光管，光线接收区8有两个接收管，构成一个光电传感器组；当传感器组下放到油水界面处，光线会发生折射与散射，导致两个光线接收管的光线会发生变化，从而判断是否有界面的变化。
光电传感器组共有三组，竖直方向从下到上依次为第一光电传感器组1-1、第二传感器组1-2和第三传感器组1-3，第一光电传感器组1-1用于检测界面的位置，第二光电传感器组1-2用于备用检测界面位置，第三光电传感器1-3组用于验证界面检测是否准确；在第一传感器组1-1位置设有温度传感器用于测量液体温度。
卷尺数据读取显示机构3中采用磁电编码器或旋转编码器。
磁电传感器具有结构简单、体积小、寿命长、安装方便、功耗小、频率高、耐振动、不怕灰尘、油污及盐雾等的污染或腐蚀等特点。另外，还具有无触点、输出波形清晰、无抖动、位置重复精度高等优点。
旋转编码器在市面上比较常见，工业用多以欧姆龙的旋转编码器为主，用其测量距离的方法与磁编码器一致，只要分辨率达到，测量精度可以在1mm以内。
光电传感器测量头1用于检测空气与油体、油体与水的界面，通过测量卷尺下放的距离，计算出油体液面位置、水液面位置和剩余油量等数值。光电传感器测量头1内部中空部分可以流过液体，测量时整个测量头缓慢下放，依次经过空气层—空气油层界面—油层—油层水层界面—水层，如图1所示。
光电传感器测量头1上集成有温度传感器，对液体温度进行测量；测量到的界面位置和液体温度由测量头处理后将数据传到顶部的显示部分。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于光电传感的油水界面测量仪，包括光电传感器测量头、卷尺和卷尺数据读取显示机构，其特征在于：
所述光电传感器测量头设置于卷尺一端，所述卷尺设置于卷尺数据读取显示机构内，从卷尺机构中伸出，所述卷尺数据读取显示机构中通过编码器记录卷尺旋转的圈速，再由单片机计算出卷尺转动的数值并由显示屏显示卷尺伸出的长度；
所述光电传感器测量头包括圆柱形外壳和内部的中空玻璃管，圆柱形外壳和中空玻璃管之间设有测量电路；
所述测量电路中设有光线发射区和对应的光线接收区；光线发射区有一个发光管，光线接收区有两个接收管，构成一个光电传感器组；当传感器组下放到油水界面处，光线会发生折射与散射，导致两个光线接收管的光线会发生变化，从而判断是否有界面的变化；
所述光电传感器组共有三组，竖直方向从下到上依次为第一光电传感器组、第二传感器组和第三传感器组，第一光电传感器组用于检测界面的位置，第二光电传感器组用于备用检测界面位置，第三光电传感器组用于验证界面检测是否准确；在第一传感器组位置设有温度传感器用于测量液体温度。
2.根据权利要求1所述的一种基于光电传感的油水界面测量仪，其特征在于：所述光电传感器测量头的圆柱形外壳采用耐腐蚀材料，如PE或金属材料。
3.根据权利要求1所述的一种基于光电传感的油水界面测量仪，其特征在于：所述卷尺数据读取显示机构中采用磁电编码器或旋转编码器。
4.根据权利要求1所述的一种基于光电传感的油水界面测量仪，其特征在于：所述光电传感器测量头用于检测空气与油体、油体与水的界面，通过测量卷尺下放的距离，计算出油体液面位置、水液面位置和剩余油量等数值。
5.根据权利要求1所述的一种基于光电传感的油水界面测量仪，其特征在于：所述光电传感器测量头上集成有温度传感器，对液体温度进行测量；测量到的界面位置和液体温度由测量头处理后将数据传到顶部的显示部分。
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Assignee: Center for technology transfer Jiangsu University of Science and Technology

Assignor: JIANGSU University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Contract record no.: X2021980006173

Denomination of invention: An oil-water interface measuring instrument based on photoelectric sensor

Granted publication date: 20210409

License type: Common License

Record date: 20210714

EC01 Cancellation of recordation of patent licensing contract
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Assignee: Center for technology transfer Jiangsu University of Science and Technology

Assignor: JIANGSU University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Contract record no.: X2021980006173

Date of cancellation: 20210826