CN113532594B - 一种便于收纳的光纤液位测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种便于收纳的光纤液位测量装置及其测量方法，属于液位测量技术领域。该光纤液位测量装置包括第一直管，底端焊接有环板，环板上开设安装孔，第一直管上开设流水孔，第一直管的顶端端面开设环形槽；若干根第二直管，两端分设有圆槽和凸管，若干第二直管拼接形成竖直通道，相邻的两根第二直管分别为A管和B管，A管的凸管螺接于B管的圆槽，位于底层的第二直管上的凸管螺接于环形槽而组成长管；浮板，安装在长管中，浮板上设有反光镜；堵头和光收发装置，堵头螺接于位于顶层的第二直管上的圆槽中，光收发装置设于堵头的内部，堵头上开设透光孔；激光控制单元，通过光纤与光收发装置相连。该光纤液位测量装置便于收纳、存放以及搬运。

Description

一种便于收纳的光纤液位测量装置及其测量方法

技术领域

本发明属于液位测量技术领域，特别涉及一种便于收纳的光纤液位测量装置及其测量方法。

背景技术

液位测量技术能够帮助人们了解所测液体的液位高低，以便人们作出相应的操作。目前的液位测量大多采用机械原理，近年来随着电子技术的应用，逐步向机电一体化方向发展，并且发展了许多新的测量原理，在传统原理中也渗透了电子技术及微机技术，结构上和功能上都有很大提高。

光纤液位测量装置利用光纤将激光传导至光收发装置，光收发装置将激光发射至漂浮于液面上的反光面，反光面将激光发射进入光收发装置，光收发装置接收到的激光再经光纤传导至信号处理装置进行处理，从而判断出液面的高低。现有的光纤液位测量装置具有灵敏度高、使用方便的优点，然而现有的光纤液位测量装置却存在不便于收纳、存放以及搬运的缺点。

发明内容

本发明提供一种便于收纳的光纤液位测量装置及其测量方法，用于解决现有的光纤液位测量装置却存在不便于收纳、存放以及搬运的缺点的技术问题。

本发明通过下述技术方案实现：一种便于收纳的光纤液位测量装置，包括：

第一直管，所述第一直管的底端焊接有环绕所述第一直管的环板，所述环板上开设有用于安装的安装孔，所述第一直管上开设有毗邻所述环板的流水孔，所述第一直管的顶端端面开设有环形槽；

第二直管，所述第二直管的两端分别设有圆槽和凸管，所述圆槽和所述凸管均与所述第二直管同轴设置，所述第二直管的数量为若干根，若干根所述第二直管拼接形成竖直通道，相邻的两根所述第二直管分别为A管和B管，所述A管上的所述凸管螺接于所述B管上的所述圆槽中，位于所述竖直通道底端的所述第二直管上的所述凸管螺接于所述环形槽，所述竖直通道和所述第一直管组成长管；

浮板，活动地安装在所述长管中，所述浮板的顶端固设有反光镜；

堵头和光收发装置，所述堵头螺接于位于所述竖直通道顶端的所述第二直管上的所述圆槽中，所述光收发装置设于所述堵头的内部，所述堵头上开设有供所述光收发装置的激光穿过的透光孔，所述透光孔位于所述反光镜的正上方；

激光控制单元，所述光收发装置通过光纤与所述激光控制单元相连。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述光收发装置塑封于所述堵头内。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述堵头的上部伸出于所述竖直通道，且所述堵头的上部的侧壁上开设有线孔，所述光纤穿接于所述线孔中，并且所述光纤与所述线孔的孔壁之间通过胶水粘接固定。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述激光控制单元包括激光发生装置以及信号处理系统，所述激光发生装置与所述信号处理系统电连接，所述光收发装置通过所述光纤与所述激光发生装置以及所述信号处理系统均相连。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述A管和所述B管之间设置有密封圈。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述凸管的端面上开设有一与所述凸管同轴的环形凹槽，所述密封圈包括环片和凸圈，所述凸圈设于所述环片的一侧板面上，所述凸圈插接于所述环形凹槽中，所述环片夹设于所述凸管的端面和所述圆槽的槽底之间。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述环片和所述凸圈一体成型。

本发明还提供一种液位测量方法：使用上述的便于收纳的光纤液位测量装置测量液位的高低，所述方法包括：

利用所述激光控制单元发出脉冲激光，所述脉冲激光经所述光纤传导至所述光收发装置；

所述光收发装置将所述脉冲激光经所述透光孔射出至漂浮于液面上的所述浮板并经所述浮板上的反光镜反射入所述光收发装置；

射入所述光收发装置的所述脉冲激光经所述光纤传导至所述激光控制单元；

所述激光控制单元将接收到的所述脉冲激光转变为载有目标相位信息的电信号，并且，所述激光控制单元将所述载有目标相位信息的所述电信号与起始相位的电信号进行比较；

得到光收发装置到液面之间的距离。

本发明相较于现有技术具有以下有益效果：

本发明提供的便于收纳的光纤液位测量装置包括第一直管、若干第二直管、浮板、反光镜、堵头、光收发装置以及激光控制单元，在第一直管的底端焊接有环绕第一直管的环板，在环板上开设有用于安装的安装孔，在第一直管上开设有流水孔，流水孔设置在靠近环板的位置，在第一直管的顶端端面开设有环形槽，第二直管的两端分别设有与第二直管同轴的圆槽和凸管，若干第二直管拼接形成竖直通道，相邻两根第二直管分别定义为A管和B管，A管上的凸管螺接在B管上的圆槽中，从而实现将若干第二直管拼接起来的目的，位于竖直通道底端的第二直管上的凸管螺接在上述第一直管的环形槽内，从而实现将竖直通道与第一直管拼接起来的目的，此时，竖直通道和第一直管组成长管，反光镜固设于浮板的顶端，而该浮板则活动地安装在长管中，并且在使用时，将浮板置于液体的液面上，从而使得浮板带着其上的反光镜漂浮在液面上，上述光收发装置安装在堵头内部，而堵头则螺接在位于竖直通道顶端的第二直管上的圆槽中，从而实现将光收发装置安装在上述长管上的目的，堵头上开设有透光孔，用于光收发装置的激光穿出/穿入，透光孔位于反光镜的正上方，上述激光控制单元通过光纤与光收发装置相连。

这样，激光控制单元发出的激光便可以经光纤传导至光收发装置射出，射出的激光设置反光镜反光后再射入光收发装置，光收发装置再将接收到的反射回来的激光经光纤传导至激光控制单元，激光控制单元分析后便可计算得知液面与光收发装置之间的竖直距离，进而测量得到液面的高度。

上述结构的光纤液位测量装置，在收纳、存放以及搬运时，可以将长管拆卸成一根第一直管和若干第二直管，从而便于收纳、存放以及搬运，而且光收发装置设置在堵头内部，则能够减小光收发装置和堵头所占的空间体积，进一步便于收纳、存放以及搬运。

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是本发明实施例提供的便于收纳的光纤液位测量装置的结构示意图；

图2是图1所示结构的爆炸图；

图3是图1所示结构的剖视图；

图4是图3中的A区域局部放大图；

图5是本发明实施例提供的第一直管与环板的连接结构示意图；

图6是本发明实施例提供的密封圈的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的第二直管的结构示意图；

图8是图7所示的第二直管的另一视角图。

图中：

1-第一直管；101-流水孔；102-环形槽；2-环板；201-安装孔；3-第二直管；301-圆槽；302-凸管；303-环形凹槽；4-浮板；5-反光镜；6-堵头；601-透光孔；7-光收发装置；8-激光发生装置；9-信号处理系统；10-光纤；11-密封圈；111-环片；112-凸圈。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1：

本发明提供一种便于收纳的光纤液位测量装置，用于解决现有技术中的光纤液位测量装置存在的不便于收纳、存放以及运输的缺点。

如图1至图4所示，该便于收纳的光纤液位测量装置包括第一直管1、若干第二直管3、浮板4、反光镜5、堵头6、光收发装置7以及激光控制单元，其中；

如图5所示，第一直管1为钢管，在第一直管1的底端焊接有环绕第一直管1的环板2，环板2为一块平板，环板2的一侧板面与上述第一直管1的底端端面齐平，在环板2上开设有用于安装的安装孔201，具体地，安装孔201为通孔，安装时，使用螺钉或者地钉穿过通孔而连接在盛装液体的容器底部，从而将第一直管1可拆卸固定安装在盛装野兔的容器底部。在第一直管1上开设有流水孔101，流水孔101设置在靠近环板2的位置。上述安装孔201和流水孔101的数量均是若干个。通过流水孔101，从而使得第一直管1的内孔与盛装液体的容器内部连通，液体通过流水孔101进出第一直管1。在第一直管1的顶端端面开设有环形槽102，环形槽102为圆环形状的凹槽，环形槽102与上述第一直管1同轴设置。

如图7和图8所示，第二直管3为钢管，在第二直管3的两端分别设有与第二直管3同轴的圆槽301和凸管302，也即第二直管3的一端设有圆槽301，第二直管3的另一端设有凸管302。若干第二直管3拼接形成竖直通道，具体地，定义相邻的两根第二直管3分别定义为A管和B管，A管上的凸管302螺接在B管上的圆槽301中。也即在圆槽301的槽壁上设置有内螺纹，在凸管302的外壁上设有外螺纹，外螺纹与内螺纹螺接，以使得A管和B管可拆卸固定连接在一起。若干第二直管3均是通过上述方式进行连接，从而实现将若干第二直管3拼接起来形成一竖直通道，定义位于竖直通道底端的第二直管3为C管，位于竖直通道顶端的第二直管3为D管。C管上的凸管302螺接在上述第一直管1的环形槽102内。也即在环形槽102的槽壁上也设置有上述内螺纹，从而实现将竖直通道与第一直管1拼接起来而组成长管。值得注意的是，第一直管1的外径以及内径均与第二直管3相同。

反光镜5粘贴于浮板4的顶端，而该浮板4则活动地安装在长管中。浮板4为一块平直的泡沫板，并且浮板4的外径小于上述第一直管1以及第二直管3的内径。在使用时，将浮板4置于液体的液面上，从而使得浮板4带着其上的反光镜5漂浮在液面上。

上述光收发装置7安装在堵头6内部，而堵头6则螺接在位于竖直通道顶端的第二直管3(也即上述D管)上的圆槽301中，从而实现将光收发装置7安装在上述长管上的目的，堵头6将长管的顶端堵住，进而实现遮光。堵头6上开设有透光孔601，用于光收发装置7的激光穿出/穿入，透光孔601位于反光镜5的正上方，上述激光控制单元通过光纤10与光收发装置7相连。光收发装置7发出的激光穿过透光孔601后射出、反射镜反射的光经过透光孔601进入堵头6而被光收发装置7接收。可选地，上述光收发装置7塑封于堵头6内，这样，可简化光收发装置7的安装工序，并且使得光收发装置7能够更加稳固地安装在堵头6内部。

可选地上述堵头6的上部伸出于竖直通道，且在堵头6的上部的侧壁上开设有线孔，光纤10穿接于线孔中，并且光纤10与线孔的孔壁之间通过胶水粘接，或者是在线孔的孔缘朝外凸设一线管，管线穿接在线管以及线孔中。通过该种结构，线孔开设在堵头6的侧壁上且通过粘胶将线孔孔壁和光纤10外壁之间的缝隙封住，密封效果好，降低光收发装置7受潮腐蚀的几率。

激光控制单元发出的激光便可以经光纤10传导至光收发装置7射出，射出的激光设置反光镜5反光后再射入光收发装置7，光收发装置7再将接收到的反射回来的激光经光纤10传导至激光控制单元，激光控制单元分析后便可计算得知液面与光收发装置7之间的竖直距离，进而测量得到液面的高度。可选地，本实施例中的激光控制单元包括激光发生装置8以及信号处理系统9，激光发生装置8与信号处理系统9电连接，在信号处理系统9中预设有液位初始值的电信号，并且信号处理系统9触发激光发生装置8，上述光收发装置7通过光纤10与激光发生装置8以及信号处理系统9均电连接。激光发生装置8发出的激光经光纤10传导至光收发装置7，光收发装置7接收到反射镜反射回来的激光经光纤10再回传至信号处理系统9，信号处理系统9内设光电转换单元，用于将接收到的激光信号转变为载有目标相位信息的电信号。

可选地，在上述激光控制单元和光收发装置7之间还通过光纤10连接有一分光器。

上述结构的光纤液位测量装置，在收纳、存放以及搬运时，可以将长管拆卸成一根第一直管1和若干第二直管3，从而便于收纳、存放以及搬运，而且光收发装置7设置在堵头6内部，则能够减小光收发装置7和堵头6所占的空间体积，进一步便于收纳、存放以及搬运。

本实施例的一种可选实施方式如下：在每相邻两根第二直管3之间安装有密封圈11，也即在上述A管和B管之间安装有密封圈11。从而对相邻两根第二直管3之间的缝隙进行密封。避免液体从相邻两根第二直管3之间的缝隙进入长管而影响检测精度。

可选地，如图6所示，上述密封圈11包括环片111和凸圈112，凸圈112一体成型或者粘接在环片111的一侧板面上，并且凸圈112和环片111组成一截面呈“丄”字型的环形结构。在C管的凸管302的端面上开设有一与凸管302同轴的环形凹槽303，上述凸圈112插接在环形凹槽303中，而在凸管302拧紧于环形凹槽303中时，上述环片111则夹设于凸管302端面和圆槽301槽底之间。该种结构的密封圈11借助上述插接于环形凹槽303内的凸圈112，可实现更加良好的密封效果。

实施例2：

本实施例提供一种液位测量方法，使用实施例1提供的便于收纳的光纤液位测量装置测量液位的高低，该方法包括：

利用激光控制单元发出脉冲激光，脉冲激光经光纤10传导至光收发装置7；

光收发装置7将脉冲激光经透光孔601射出至漂浮于液面上的浮板4并经浮板4上的反光镜5反射入光收发装置7；

射入光收发装置7的脉冲激光经光纤10传导至激光控制单元；

激光控制单元将接收到的脉冲激光转变为载有目标相位信息的电信号，并且，激光控制单元将载有目标相位信息的电信号与起始相位的电信号进行比较；

得到光收发装置7到液面之间的距离。

当然，在测量之前，还包括该光纤液位测量装置的安装方法，安装方法包括：

在每根第二直管3的凸管302上的环形槽102中均插装一上述密封圈11；

将若干个第二直管3采用凸管302螺接在相邻第二直管3的圆槽301中的方式拼接形成上述竖直通道；

将堵头6螺接在上述D管上的圆槽301中；

将第一直管1安装在盛装液体的容器底部，随后将载有反光镜5的浮板4放置液面上；

将上述竖直通道旋合在第一直管1上的环形凹槽303中而组成长管，且使得浮板4位于上述长管中；

将光纤10连接在上述激光控制单元和上述光收发装置7之间。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明记载的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种便于收纳的光纤液位测量装置，其特征在于，包括：

第一直管，所述第一直管的底端焊接有环绕所述第一直管的环板，所述环板上开设有用于安装的安装孔，所述第一直管上开设有毗邻所述环板的流水孔，所述第一直管的顶端端面开设有环形槽；

第二直管，所述第二直管的两端分别设有圆槽和凸管，所述圆槽和所述凸管均与所述第二直管同轴设置，所述第二直管的数量为若干根，若干根所述第二直管拼接形成竖直通道，相邻的两根所述第二直管分别为A管和B管，所述A管上的所述凸管螺接于所述B管上的所述圆槽中，位于所述竖直通道底端的所述第二直管上的所述凸管螺接于所述环形槽，所述竖直通道和所述第一直管组成长管；

浮板，活动地安装在所述长管中，所述浮板的顶端固设有反光镜；

堵头和光收发装置，所述堵头螺接于位于所述竖直通道顶端的所述第二直管上的所述圆槽中，所述光收发装置设于所述堵头的内部，所述堵头上开设有供所述光收发装置的激光穿过的透光孔，所述透光孔位于所述反光镜的正上方；

激光控制单元，所述光收发装置通过光纤与所述激光控制单元相连；

所述A管和所述B管之间设置有密封圈，所述凸管的端面上开设有一与所述凸管同轴的环形凹槽，所述密封圈包括环片和凸圈，所述凸圈设于所述环片的一侧板面上，所述凸圈插接于所述环形凹槽中，所述环片夹设于所述凸管的端面和所述圆槽的槽底之间。

2.根据权利要求1所述的一种便于收纳的光纤液位测量装置，其特征在于：所述光收发装置塑封于所述堵头内。

3.根据权利要求2所述的一种便于收纳的光纤液位测量装置，其特征在于：所述堵头的上部伸出于所述竖直通道，且所述堵头的上部的侧壁上开设有线孔，所述光纤穿接于所述线孔中，并且所述光纤与所述线孔的孔壁之间通过胶水粘接固定。

4.根据权利要求1所述的一种便于收纳的光纤液位测量装置，其特征在于：所述激光控制单元包括激光发生装置以及信号处理系统，所述激光发生装置与所述信号处理系统电连接，所述光收发装置通过所述光纤与所述激光发生装置以及所述信号处理系统均相连。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种便于收纳的光纤液位测量装置，其特征在于：所述环片和所述凸圈一体成型。

6.一种液位测量方法，其特征在于：使用权利要求1-5中任一项所述的便于收纳的光纤液位测量装置测量液位的高低，所述方法包括：

利用所述激光控制单元发出脉冲激光，所述脉冲激光经所述光纤传导至所述光收发装置；

所述光收发装置将所述脉冲激光经所述透光孔射出至漂浮于液面上的所述浮板并经所述浮板上的反光镜反射入所述光收发装置；

射入所述光收发装置的所述脉冲激光经所述光纤传导至所述激光控制单元；

所述激光控制单元将接收到的所述脉冲激光转变为载有目标相位信息的电信号，并且，所述激光控制单元将所述载有目标相位信息的所述电信号与起始相位的电信号进行比较；

得到光收发装置到液面之间的距离。

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