CN112362134B - 一种液面位置检测装置和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液面位置检测装置和检测方法，检测器件包括光发射器件和光接收器件；光传输器件包括光传输模块，多组检测器件与多个光传输模块分别对应设置，光传输模块包括第一反射面和第二反射面，第一反射面反射的光会入射到第二反射面，第二反射面反射的光会入射到光接收器件中；控制电路根据光接收器件接收到的光的光强，判断对应的反射单元是否浸入到液体中，并根据多个反射单元的浸入结果判定容器内液面的位置。本发明中，不容易发生机械故障、不容易发生漏电风险，安全和可靠性较高，并且，本发明中只需将多组检测器件与多个光传输模块分别对应安装即可，安装和调试都比较简单，因此，可以简单灵活地实现多段液面位置的检测。

Description

一种液面位置检测装置和检测方法

技术领域

本发明涉及液体检测技术领域，更具体地说，涉及一种液面位置检测装置和检测方法。

背景技术

随着电子产品智能化的飞速发展，各种容器对其内液体的检测需求越来越多、检测要求也越来越高。但是，目前的水位传感器基本都是对单一水位进行检测，在对多段水位进行检测时，需要安装多个水位传感器，不仅故障率高，而且安装调试比较复杂。如，现有的浮球式水位传感器，在进行水位检测时需放入水中，并具有相对运动的机械部件，以便在水位变化时进行相应的机械运动，但是，这会导致水位传感器容易发生机械故障，还容易因为进水产生漏电风险，而且安装调试都比较复杂。基于此，如何简单的实现多段水位的检测已经成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种液面位置检测装置和检测方法，以简单的实现多段液面位置的检测。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种液面位置检测装置，包括：

多组检测器件，每组检测器件包括至少一个光发射器件和至少一个光接收器件；

光传输器件，包括多个光传输模块，所述多组检测器件与所述多个光传输模块分别对应设置；不同的光传输模块的长度不同，以便将所述多个光传输模块放置到容器中，对所述容器中的多个液面位置进行检测；

每个所述光传输模块都包括相对的第一端面和第二端面；所述检测器件设置在所述光传输模块的第一端面，所述光传输模块的第二端面具有反射单元，所述反射单元包括相交的第一反射面和第二反射面，所述第一反射面用于反射或折射对应设置的光发射器件发出的光，所述第一反射面反射的光会入射到同一反射单元中的第二反射面；所述第二反射面用于反射或折射所述第一反射面反射的光，所述第二反射面反射的光会入射到对应设置的光接收器件中；

控制电路，至少与所述多组检测器件中的光接收器件相连，所述控制电路用于根据所述光接收器件接收到的光的光强，判断对应设置的光传输模块的反射单元是否浸入到液体中，并根据所述多个光传输模块的反射单元的浸入结果判定所述容器内液面的位置。

可选地，所述控制电路还与所述多组检测器件中的光发射器件相连，用于控制所述多组检测器件中的光发射器件依次发光。

可选地，所述控制电路包括发射驱动电路、信号处理电路、主控制电路和信号输出电路；

所述发射驱动电路用于控制对应连接的光发射器件是否发光；

所述信号处理电路用于处理对应连接的光接收器件输出的光强数据，并将处理后的数据发送至所述主控制电路；

所述主控制电路用于根据接收到的光强数据判断对应设置的光传输模块的反射单元是否浸入到液体中，并根据所述多个光传输模块的反射单元的浸入结果判定所述容器内液面的位置；

所述信号输出电路用于将所述主控制电路的判定结果传输出去。

可选地，所述光发射器件为红外光发射器件，所述光接收器件为红外光接收器件。

可选地，所述光传输器件为透明的光学元件，所述光学元件的材质包括塑料和玻璃。

可选地，同一组检测器件中的光发射器件和光接收器件之间具有第一遮光墙；

和/或，相邻的检测器件之间具有第二遮光墙。

可选地，所述光传输器件还包括支撑结构；

所述支撑结构包括相对的第三端面和第四端面，所述支撑结构的第三端面与所述多个光传输模块的第二端面相邻设置，所述支撑结构与所述多个光传输模块固定连接，且固定后的所述支撑结构的第四端面与所述多个光传输模块的第一端面平行。

可选地，所述光传输器件为一体结构，或者，所述光传输器件中的多个光传输模块为相互分离的结构。

一种液面位置检测方法，应用于如上任一项所述的检测装置，所述检测方法包括：

控制多组检测器件中的光发射器件发光，并使所述发光器件发出的光入射到对应设置的光传输模块中；

所述光传输模块中的反射单元的第一反射面反射或折射对应设置的光发射器件发出的光，所述第一反射面反射的光入射到同一反射单元的第二反射面；

所述第二反射面反射或折射所述第一反射面反射的光，所述第二反射面反射的光入射到对应设置的光接收器件中；

根据光接收器件接收到的光的光强，判断对应设置的光传输模块的反射单元是否浸入到液体中；

根据所述多个光传输模块的反射单元的浸入结果判定所述容器内液面的位置。

可选地，控制多组检测器件中的光发射器件发光包括：

控制多组检测器件中的光发射器件依次发光。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的液面位置检测装置和检测方法，反射单元的第一反射面将对应设置的光发射器件发出的光反射至同一反射单元的第二反射面，第二反射面将第一反射面反射的光反射至对应设置的光接收器件中，根据光接收器件接收到的光的光强，即可判断对应设置的反射单元是否浸入到液体中，根据多个光传输模块的反射单元的浸入结果即可判定容器内液面的位置，由于不同的光传输模块的长度不同，因此，可以对容器中的多个液面位置进行检测。

由于本发明中的液面位置检测装置在进行液面位置检测的过程中不需要进行机械运动，因此，发生机械故障的几率较低，即不容易发生机械故障；其次，本发明中只需将多组检测器件与多个光传输模块分别对应安装即可，安装和调试都比较简单，因此，可以简单灵活地实现多段液面位置的检测。再次，本发明中的多组检测器件不需要浸入液体中，因此，进水漏电的风险较低。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例提供的液面位置检测装置的结构示意图；

图2为本发明一个实施例提供的控制电路的结构示意图；

图3为本发明另一个实施例提供的液面位置检测装置的结构示意图；

图4为本发明一个实施例提供的光传输模块的立体结构示意图；

图5为本发明一个实施例提供的光传输器件的立体结构示意图；

图6为本发明一个实施例提供的第一遮光墙和第二遮光墙的结构示意图，

图7为本发明另一个实施例提供的光传输器件的立体结构示意图；

图8为本发明一个实施例提供的液面位置检测方法的流程图。

具体实施方式

以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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，所描述的实施例仅仅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做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。

本发明实施例提供了一种液面位置检测装置，用于检测容器内液体表面的位置，其中容器内的液体包括但不仅限于水。如图1所示，本发明实施例中的液面位置检测装置包括多组检测器件1、光传输器件2和控制电路(图中未示出)。

其中，每组检测器件1包括至少一个光发射器件10和至少一个光接收器件11。本发明一些实施例中，每组检测器件1仅包括一个光发射器件10和一个光接收器件11，但是，本发明并不仅限于此，在另一些实施例中，为了提高检测精度和灵敏度，每组检测器件1可以包括多个光发射器件10和多个光接收器件11，光接收器件11与光发射器件10一一对应设置。

光传输器件2包括多个光传输模块20，多组检测器件1与多个光传输模块20分别对应设置，即一组检测器件1与一个光传输模块20对应设置。并且，不同的光传输模块20的长度不同，如L1、L2和L3各不相同，以便在将多个光传输模块20放置到容器3中时，对容器3中的多个液面位置如R1、R2和R3位置进行检测。

并且，每个光传输模块20都包括相对的第一端面B1和第二端面B2。检测器件1设置在光传输模块20的第一端面B1。光传输模块20的第二端面B2具有反射单元200，反射单元200包括相交的第一反射面F1和第二反射面F2，第一反射面F1用于反射或折射对应设置的光发射器件10发出的光，第一反射面F1反射的光会入射到同一反射单元200中的第二反射面F2。第二反射面F2用于反射或折射第一反射面F1反射的光，第二反射面F2反射的光会入射到对应设置的光接收器件11中。

本发明实施例中，控制电路至少与多组检测器件1中的光接收器件11相连，控制电路用于根据光接收器件11接收到的光的光强，判断对应设置的光传输模块20的反射单元200是否浸入到液体中，并根据多个光传输模块20的反射单元200的浸入结果判定容器内液面的位置。

本发明实施例中，光发射器件10发出的光会入射到对应设置的光传输模块20中，并沿预设光路在光传输模块20中传输，若光传输模块20的反射单元200未浸入到液体中，则大部分光会被反射单元200的第一反射面F1反射到该反射单元200的第二反射面F2，并被第二反射面F2反射回光接收器件11，即此时，光接收器件11接收到的光的光强较强；若光传输模块20的反射单元200浸入到液体中，则反射单元200的反射条件被破坏，导致大部分光折射或散射到液体中，只有一小部分光会被反射单元200的第一反射面F1反射到同一反射单元200的第二反射面F2，并被第二反射面F2反射回光接收器件11，即此时，光接收器件11接收到的光的光强较弱。

基于此，根据光接收器件11接收到的光的光强的强弱即可判断光传输模块20的反射单元200是否浸入到液体中，根据多个光传输模块20的反射单元200的浸入结果即可判定容器3内液面的位置，如若第一个光传输模块20的反射单元200未浸入、第二个光传输模块20的反射单元200浸入，则容器3内液面的位置在R1和R2之间。

本发明实施例中，由于在进行液面位置检测的过程中，液面位置检测装置不需要进行机械运动，因此，发生机械故障的几率较低，即不容易发生机械故障，具有高可靠性的优点。其次，本发明实施例中的液面位置检测装置只需将多组检测器件1与多个光传输模块20分别对应安装即可，安装和调试都比较简单方便，因此，可以简单灵活地实现多段液面位置的检测。再次，本发明中的多组检测器件1不需要浸入液体中，因此，进水漏电的风险较低，进一步提高了装置的可靠性和安全性。

在上述实施例的基础上，本发明的一些实施例中，控制电路还可以与多组检测器件1中的光发射器件10相连，用于控制多组检测器件1中的光发射器件10依次发光。即，控制电路控制不同光传输模块20的对应设置的光发射器件10依次发光，然后不同光传输模块20的对应设置的光接收器件11依次检测第二反射面F2反射光的光强，控制电路根据依次收到的光强的检测结果，进行浸入判断以及液面位置判断。

当然，本发明并不仅限于此，在另一些实施例中，控制电路还可以控制多组检测器件1中的光发射器件10同时发光，或者，在另一些实施例中，多组检测器件1中的光发射器件10可以采用其他控制电路或人工控制是否发光，在此不再赘述。

本发明一些实施例中，如图2所示，控制电路包括发射驱动电路40、信号处理电路41、主控制电路42和信号输出电路43，发射驱动电路40用于控制对应连接的光发射器件10是否发光；信号处理电路41用于处理对应连接的光接收器件11输出的光强数据，并将处理后的数据发送至主控制电路42；主控制电路42用于根据接收到的光强数据判断对应设置的光传输模块20的反射单元200是否浸入到液体中，并根据多个光传输模块20的反射单元200的浸入结果判定容器3内液面的位置；信号输出电路43用于将主控制电路42的判定结果传输出去。

具体地，主控制电路42向各个发射驱动电路40输入控制信号，以使各个发射驱动电路40控制对应的光发射器件10是否发光，光接收器件11接收到光信号，并获得光信号的光强数据后，会将数据发送至对应的信号处理电路41，信号处理电路41会对光强数据进行数模转换等处理，并将其发送至主控制电路42，主控制电路42再根据预先存储的自适应算法等对多个光接收器件11输出的光强数据进行处理，获得各个反射单元200的浸入结果以及容器3内液面的位置。之后，信号输出电路43将主控制电路42获得的容器3内液面的位置结果发送至其他模块，如发送至显示器进行显示。

本发明的一些实施例中，由于红外光不容易受到环境干扰，且穿透能力较强，因此，光发射器件10为红外光发射器件，光接收器件11为红外光接收器件。其中，红外光发射器件包括红外光二极管和红外光激光器等，红外光接收器件包括红外光电探测器等。当然，本发明并不仅限于此，在其他实施例中，可以根据容器3内的液体选择合适的光作为检测用的光。

需要说明的是，本发明一些实施例中，如图1所示，多个光传输模块20的第一端面B1位于同一水平面，但是，本发明并不仅限于此，在另一些实施例中，如图3所示，多个光传输模块20的第一端面B1也可以位于不同的水平面。本发明实施例中，仅需要知道光传输模块20的第二端面B2距离容器3顶面或底面的距离，即可根据多个光传输模块20的反射单元200的浸入结果判定容器3内液面的位置。

本发明一些实施例中，光传输器件2为透明的光学元件，并且，该光学元件的材质包括但不仅限于塑料和玻璃，即光传输器件2的材质可以为亚克力、PC塑料(聚碳酸酯)、PE塑料(聚乙烯)、PP塑料(聚丙烯)和玻璃等。

本发明一些实施例中，多个光传输模块20为相互分离的结构，即如图4所示，每个光传输模块20都是一个独立的器件，如图1和图3所示，光传输器件2是由多个光传输模块20拼接而成，但是，本发明并不仅限于此，在另一些实施例中，为了安装使用方便，省去多个光传输模块20的拼接步骤，多个光传输模块20还可以是一体结构，如图5所示，光传输器件2的多个光传输模块20是通过对光传输器件2的一侧进行切割形成的一体结构。

在上述任一实施例的基础上，本发明的一些实施例中，同一反射单元200中第一反射面F1和第二反射面F2的夹角为90°，并且，光发射器件10发出的光垂直于对应设置的光传输模块20的第一端面B1入射，以使光经过两次90°的反射后，垂直于光传输模块20的第一端面B1出射，从而可以使得入射光和出射光平行，进而可以消除或减弱入射光和出射光之间的干扰。

为了进一步减少入射光和出射光之间的干扰，本发明的一些实施例中，如图6所示，同一组检测器件1中的光发射器件10和光接收器件11设置在同一电路板12上，且同一组检测器件1中的光发射器件10和光接收器件11之间具有第一遮光墙13，以隔离光发射器件10发出的光与光接收器件11接收到的光，避免其相互干扰。

为了避免相邻的检测器件1之间的光的干扰，如图6所示，相邻的检测器件1之间具有第二遮光墙14，即同一组检测器件1中的光发射器件10和光接收器件11的外侧也具有围绕检测器件1四周的第二遮光墙14，以避免相邻的检测器件1的光相互干扰。即本发明实施例中，同一组检测器件1中的光发射器件10和光接收器件11之间具有第一遮光墙13，和/或，相邻的检测器件1之间具有第二遮光墙14。

在上述任一实施例的基础上，本发明的一些实施例中，如图7所示，光传输器件2还包括支撑结构21，支撑结构21包括相对的第三端面B3和第四端面B4，支撑结构21的第三端面B3与多个光传输模块20的第二端面B2相邻设置，支撑结构21与多个光传输模块20固定连接，且固定后的支撑结构21的第四端面B4与多个光传输模块20的第一端面B1平行。

基于此，光传输器件2可以直接放置到容器3中进行液面位置的检测，不需要其他装置来对光传输器件2进行固定，从而使得液面位置检测装置安装更方便，更便于应用。

本发明一些实施例中，具有支撑结构21的光传输器件2为一体结构，也可以在一体的光传输器件2进行切割形成图7所示的镂空结构，以使得光传输器件2的结构更稳固。

本发明实施例还提供了一种液面位置检测方法，应用于如上任一实施例提供的检测装置，如图8所示，该检测方法包括：

S101：控制多组检测器件中的光发射器件发光，并使发光器件发出的光入射到对应设置的光传输模块中；

S102：光传输模块中的反射单元的第一反射面反射或折射对应设置的光发射器件发出的光，第一反射面反射的光入射到同一反射单元的第二反射面；

S103：第二反射面反射或折射第一反射面反射的光，第二反射面反射的光入射到对应设置的光接收器件中；

S104：根据光接收器件接收到的光的光强，判断对应设置的光传输模块的反射单元是否浸入到液体中；

S105：根据多个光传输模块的反射单元的浸入结果判定容器内液面的位置。

参考图1，多组检测器件1中的光发射器件10发光之后，光会入射到对应设置的光传输模块20中，并沿预设光路在光传输模块20中传输，多个光传输模块20中的反射单元200的第一反射面F1反射或折射对应设置的光发射器件10发出的光，第一反射面F1反射的光入射到同一反射单元200的第二反射面F2，之后，第二反射面F2反射或折射第一反射面F1反射的光，第二反射面F2反射的光入射到对应设置的光接收器件11中。

若光传输模块20的反射单元200未浸入到液体中，则大部分光会被反射单元200的第一反射面F1反射到该反射单元200的第二反射面F2，并被第二反射面F2反射回光接收器件11，此时，光接收器件11接收到的光的光强较强；若光传输模块20的反射单元200浸入到液体中，则反射单元200的反射条件被破坏，导致大部分光折射或散射到液体中，只有一小部分光会被反射单元200的第一反射面F1反射到同一反射单元200的第二反射面F2，并被第二反射面F2反射回光接收器件11，此时，光接收器件11接收到的光的光强较弱。

基于此，根据光接收器件11接收到的光的光强的强弱即可判断光传输模块20的反射单元200是否浸入到液体中，根据多个光传输模块20的反射单元200的浸入结果即可判定容器3内液面的位置。

本发明实施例中，由于在进行液面位置检测的过程中，不需要进行机械运动，因此，发生机械故障的几率较低，即不容易发生机械故障，具有高可靠性的优点。其次，本发明实施例中只需将多组检测器件1与多个光传输模块20分别对应安装即可，安装和调试都比较简单方便，因此，可以简单灵活地实现多段液面位置的检测。再次，本发明中的多组检测器件1不需要浸入液体中，因此，进水漏电的风险较低，进一步提高了可靠性和安全性。

在上述实施例的基础上，本发明的一些实施例中，控制多组检测器件中的光发射器件发光包括：控制多组检测器件中的光发射器件依次发光。当然，本发明并不仅限于此，在另一些实施例中，控制多组检测器件中的光发射器件发光包括：控制多组检测器件中的光发射器件同时发光。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种液面位置检测装置，其特征在于，包括：

多组检测器件，每组检测器件包括至少一个光发射器件和至少一个光接收器件；

光传输器件，包括多个光传输模块，所述多组检测器件与所述多个光传输模块分别对应设置；不同的光传输模块的长度不同，以便将所述多个光传输模块放置到容器中，对所述容器中的多个液面位置进行检测；

每个所述光传输模块都包括相对的第一端面和第二端面；所述检测器件设置在所述光传输模块的第一端面，所述光传输模块的第二端面具有反射单元，所述反射单元包括相交的第一反射面和第二反射面，所述第一反射面用于反射或折射对应设置的光发射器件发出的光，所述第一反射面反射的光会入射到同一反射单元中的第二反射面；所述第二反射面用于反射或折射所述第一反射面反射的光，所述第二反射面反射的光会入射到对应设置的光接收器件中；

控制电路，包括多个发射驱动电路、多个信号处理电路和主控制电路，其中，所述信号处理电路与所述多组检测器件中的光接收器件对应相连，用于处理对应连接的光接收器件输出的光强数据，并将处理后的数据发送至所述主控制电路；

所述主控制电路用于根据接收到的光强数据判断对应设置的光传输模块的反射单元是否浸入到液体中，并根据所述多个光传输模块的反射单元的浸入结果判定所述容器内液面的位置；

所述发射驱动电路与所述多组检测器件中的光发射器件对应相连，用于控制对应连接的光发射器件是否发光。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路还包括信号输出电路；

所述信号输出电路用于将所述主控制电路的判定结果传输出去。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光发射器件为红外光发射器件，所述光接收器件为红外光接收器件。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光传输器件为透明的光学元件，所述光学元件的材质包括塑料和玻璃。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，同一组检测器件中的光发射器件和光接收器件之间具有第一遮光墙；

和/或，相邻的检测器件之间具有第二遮光墙。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光传输器件还包括支撑结构；

所述支撑结构包括相对的第三端面和第四端面，所述支撑结构的第三端面与所述多个光传输模块的第二端面相邻设置，所述支撑结构与所述多个光传输模块固定连接，且固定后的所述支撑结构的第四端面与所述多个光传输模块的第一端面平行。

7.根据权利要求1或6所述的装置，其特征在于，所述光传输器件为一体结构，或者，所述光传输器件中的多个光传输模块为相互分离的结构。

8.一种液面位置检测方法，其特征在于，应用于权利要求1～7任一项所述的检测装置，所述检测方法包括：

控制多组检测器件中的光发射器件发光，并使所述光发射器件发出的光入射到对应设置的光传输模块中；

所述光传输模块中的反射单元的第一反射面反射或折射对应设置的光发射器件发出的光，所述第一反射面反射的光入射到同一反射单元的第二反射面；

所述第二反射面反射或折射所述第一反射面反射的光，所述第二反射面反射的光入射到对应设置的光接收器件中；

根据光接收器件接收到的光的光强，判断对应设置的光传输模块的反射单元是否浸入到液体中；

根据所述多个光传输模块的反射单元的浸入结果判定所述容器内液面的位置；

控制多组检测器件中的光发射器件发光包括：

独立控制多组检测器件中的各光发射器件发光。