CN111442815B - 一种大量程同位素液位检测合成电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及连续液位检测，具体涉及一种大量程同位素液位检测合成电路，包括光电耦合器U1和施密特反相器U2A，光电耦合器U1输入端通过限流电阻R9与单向引导信号二极管一端相连，单向引导信号二极管另一端通过对应悬空保护电阻接地，悬空保护电阻与单向引导信号二极管之间接入料位探测器输入信号，光电耦合器U1输出端与施密特反相器U2A相连；本发明提供的技术方能够有效克服现有技术所存在的无法检测大量程连续液位的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及连续液位检测，具体涉及一种大量程同位素液位检测合成电路。
背景技术
工业生产过程中，液位的测量几乎遍及生产过程的各个环节。有些液位测量不但精度要求高，还需要测量仪表很好地适应工业现场的特殊环境及技术要求，例如高温、高压、强腐蚀性、强放射性、非接触、大量程连续、远距离传送等，测量的方法有浮子、钢带、电容、光纤、超声波、雷达、同位素等，但均归属为接触式与非接触式两类，需要根据客观条件及技术状况进行选择。本发明针对非接触式的同位素液位检测技术的特定应用，适应大量程连续液位的检测需求。
流程工艺由于介质高温高压腐蚀等诸多因素，限定了一些现场工艺设备必须采用基于同位素辐射吸收衰减的非接触式液位测量。由于光电激发晶体的物理尺寸限制，目前我们能够实现3米以下的液位高度直接测量，这个量程已经能够满足绝大多数的应用需求。但在氧化铝、煤化工等流程工艺中，检测量程需求可高达20米以上连续检测，而且由于高温高压易燃的因素，同位素是唯一的检测方法，没有替代。所以，如何在技术上实现多探测器合成连续液位可信检测具有实际价值。
目前，国内有采用探测器+仪表组合级联，分段叠加的办法，但在探测器的结合断面，无论是存在间隙或者重叠，必然会产生液位突变，影响工艺系统的稳定性。存在间隙在工程上是不允许的，也不可能发生这种情况，所以断面重合是液位检测结果唯一且必然的情况，只能在技术上加以克服。国外产品有采用大长度光纤类软晶体的报告，相信这也是国内液位检测技术的发展方向。
同位素液位检测与其他各种类型的液位检测技术一样，常规方式都是基于一只探测器、一台仪表，结果仅仅是量程不同，不存在中间突变的问题。对于超过3米的连续液位测量，必须考虑测量结果的连续性问题，尤其是近20米级别的大量程连续液位检测。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种大量程同位素液位检测合成电路，能够有效克服现有技术所存在的无法检测大量程连续液位的缺陷。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种大量程同位素液位检测合成电路，包括光电耦合器U1和施密特反相器U2A，所述光电耦合器U1输入端通过限流电阻R9与单向引导信号二极管一端相连，所述单向引导信号二极管另一端通过对应悬空保护电阻接地，所述悬空保护电阻与单向引导信号二极管之
间接入料位探测器输入信号，所述光电耦合器U1输出端与施密特反相器U2A相连。
优选地，所述单向引导信号二极管包括D1-D8，所述悬空保护电阻包括R1-R8，所述料位探测器输入信号包括CH1-CH8。
优选地，所述单向引导信号二极管、悬空保护电阻、料位探测器输入信号的接入一一对应。
优选地，所述悬空保护电阻R1-R8均为10kΩ。
优选地，所述料位探测器输入信号CH1-CH8经过光电转换处理后的液位脉冲信号幅值设定为+15V。
优选地，所述限流电阻R9的取值与料位探测器输入信号CH1-CH8的液位脉冲信号幅值匹配。
优选地，所述单向引导信号二极管D1-D8与限流电阻R9对料位探测器的液位脉冲信号进行逻辑或运算。
优选地，所述光电耦合器U1的第2引脚与限流电阻R9相连，所述光电耦合器U1的第3引脚接地，所述光电耦合器U1的第2引脚与第3引脚之间连接有二极管D9，所述光电耦合器U1的第7、8引脚接VCC，所述光电耦合器U1的第6引脚接入施密特反相器U2A，所述光电耦合器U1的第7、8引脚与第6引脚之间连接有电阻R10，所述光电耦合器U1的第5引脚接地。
优选地，所述施密特反相器U2A对料位探测器的逻辑或信号进行整形，所述施密特反相器U2A的输出端接入后续检测仪表。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明所提供的一种大量程同位素液位检测合成电路在现有探测器的基础上，提出了一种简单高效的多探测器信号合成电路，内置于液位处理仪表的输入回路中，基于逻辑或原理消除探测器结合面的液位突变，保证任何一个经过介质衰减的有效信号脉冲不会被重复计数，从而能够对大量程连续液位进行检测；由各个探测器输出的反映液位高低的脉冲信号进入合成电路后，单向通过二极管进入光电隔离输入级，等同执行逻辑或操作，如果探测器悬空输入，前端的接地电阻可以保证逻辑低电平，也不会对计数结果产生任何影响；对于不同量程的连续液位检测需求，配置相应数量的探测器即可，完整地解决了任意量程连续液位的检测问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明电路结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种大量程同位素液位检测合成电路，如图1所示，包括光电耦合器U1和施密特反相器U2A，光电耦合器U1输入端通过限流电阻R9与单向引导信号二极管一端相连，单向引导信号二极管另一端通过对应悬空保护电阻接地，悬空保护电阻与单向引导信号二极管之间接入料位探测器输入信号，光电耦合器U1输出端与施密特反相器U2A相连。
单向引导信号二极管包括D1-D8，悬空保护电阻包括R1-R8，料位探测器输入信号包括CH1-CH8。
单向引导信号二极管、悬空保护电阻、料位探测器输入信号的接入一一对应。
悬空保护电阻R1-R8均为10kΩ。
料位探测器输入信号CH1-CH8经过光电转换处理后的液位脉冲信号幅值设定为+15V。
限流电阻R9的取值与料位探测器输入信号CH1-CH8的液位脉冲信号幅值匹配。
单向引导信号二极管D1-D8与限流电阻R9对料位探测器的液位脉冲信号进行逻辑或运算。
光电耦合器U1的第2引脚与限流电阻R9相连，光电耦合器U1的第3引脚接地，光电耦合器U1的第2引脚与第3引脚之间连接有二极管D9，光电耦合器U1的第7、8引脚接VCC，光电耦合器U1的第6引脚接入施密特反相器U2A，光电耦合器U1的第7、8引脚与第6引脚之间连接有电阻R10，光电耦合器U1的第5引脚接地。
施密特反相器U2A对料位探测器的逻辑或信号进行整形，施密特反相器U2A的输出端接入后续检测仪表。
同位素液位检测是通过对γ射线经过液位穿透后的射线，经光电转换后变成电脉冲信号，这种光电转换过程的时间尺度取决于晶体材料受激后至湮灭的时间，范围在几百纳秒左右。由于同位素放射的起伏统计特性，液位脉冲信号在时序上属于非周期性序列，但可以呈现统计规律性，这也是液位测量原理的基础。
本申请技术方案中，为了兼顾信号传输的抗干扰性能及电子器件的额定工作电压，料位探测器输入信号CH1-CH8经过光电转换处理后的液位脉冲信号幅值设定为+15V。CH1-CH8分别为8通道料位探测器输入信号，电阻R1-R8对应每个探测器输入通道的悬空保护电阻，保证非使用通道不会对于在用通道产生干扰。电阻R9为限流电阻，保证隔离光耦输入电流不会过大，取值可与液位脉冲信号幅值适配。
二极管D1-D8的基本功能是信号单向引导，其一端连接各个料位探测器输入信号，另一端连接在一起至限流电阻R9，构成逻辑或，关系式是1+0＝1及1+1＝1，数字1代表信号当前时刻有+15V信号脉冲，数字0代表信号当前时刻没有脉冲。关系式的物理意义为如果一个γ射线在探测器结合面公共部位同时穿透两个探测器，并同时输出两个信号脉冲，经过逻辑或电路后，任何两个具有相同时间特性的脉冲信号，只能输出一个脉冲参与后续有效计数；或者任何一次放射激发，如果同时激发了两个不同晶体，经过逻辑或电路后，依旧表征为一个脉冲信号，即一次激发。
光耦输出是各个探测器的逻辑或信号，经过施密特反相器整形后呈现探测器组合的线性叠加，后续仪表单一处理即可完成液位计算。
此外，本发明电路中料位探测器输入信号的通道数量并不限制于图示，可以按需变动。
本发明所提供的一种大量程同位素液位检测合成电路在现有探测器的基础上，提出了一种简单高效的多探测器信号合成电路，内置于液位处理仪表的输入回路中，基于逻辑或原理消除探测器结合面的液位突变，保证任何一个经过介质衰减的有效信号脉冲不会被重复计数，从而能够对大量程连续液位进行检测；由各个探测器输出的反映液位高低的脉冲信号进入合成电路后，单向通过二极管进入光电隔离输入级，等同执行逻辑或操作，如果探测器悬空输入，前端的接地电阻可以保证逻辑低电平，也不会对计数结果产生任何影响；对于不同量程的连续液位检测需求，配置相应数量的探测器即可，完整地解决了任意量程连续液位的检测问题。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种大量程同位素液位检测合成电路，其特征在于：包括光电耦合器U1和施密特反相器U2A，所述光电耦合器U1输入端通过限流电阻R9与单向引导信号二极管一端相连，所述单向引导信号二极管另一端通过对应悬空保护电阻接地，所述悬空保护电阻与单向引导信号二极管之间接入料位探测器输入信号，所述光电耦合器U1输出端与施密特反相器U2A相连；
所述单向引导信号二极管包括D1-D8，所述悬空保护电阻包括R1-R8，所述料位探测器输入信号包括CH1-CH8；
所述单向引导信号二极管D1-D8与限流电阻R9对料位探测器的液位脉冲信号进行逻辑或运算；二极管D1-D8的基本功能是信号单向引导，其一端连接各个料位探测器输入信号，另一端连接在一起至限流电阻R9，构成逻辑或，关系式是1+0＝1及1+1＝1，数字1代表信号当前时刻有+15V信号脉冲，数字0代表信号当前时刻没有脉冲。
2.根据权利要求1所述的大量程同位素液位检测合成电路，其特征在于：所述单向引导信号二极管、悬空保护电阻、料位探测器输入信号的接入一一对应。
3.根据权利要求1所述的大量程同位素液位检测合成电路，其特征在于：所述悬空保护电阻R1-R8均为10kΩ。
4.根据权利要求1所述的大量程同位素液位检测合成电路，其特征在于：所述料位探测器输入信号CH1-CH8经过光电转换处理后的液位脉冲信号幅值设定为+15V。
5.根据权利要求1所述的大量程同位素液位检测合成电路，其特征在于：所述限流电阻R9的取值与料位探测器输入信号CH1-CH8的液位脉冲信号幅值匹配。
6.根据权利要求1所述的大量程同位素液位检测合成电路，其特征在于：所述光电耦合器U1的第2引脚与限流电阻R9相连，所述光电耦合器U1的第3引脚接地，所述光电耦合器U1的第2引脚与第3引脚之间连接有二极管D9，所述光电耦合器U1的第7、8引脚接VCC，所述光电耦合器U1的第6引脚接入施密特反相器U2A，所述光电耦合器U1的第7、8引脚与第6引脚之间连接有电阻R10，所述光电耦合器U1的第5引脚接地。
7.根据权利要求1所述的大量程同位素液位检测合成电路，其特征在于：所述施密特反相器U2A对料位探测器的逻辑或信号进行整形，所述施密特反相器U2A的输出端接入后续检测仪表。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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