CN116124231A - 基于光散射的液位检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水质检测技术领域，且公开了一种基于光散射的液位检测方法及装置，包括光源和光源固定座，光源固定座上开有发射光阑孔，发射光阑孔用于约束光源光束的方向和直径，确保测量光束不受光源发光器件制造误差的影响。该基于光散射的液位检测方法及装置，基于光的散射原理，通过识别管道液体散射光与空气散射光信号强度差，实现液位检测；且信号识别方式多样，可以单点识别，也可以将液面以下多个光电二极管的信号累加后识别，抗干扰能力强；只需要一个光源，即可实现单点或多点连续液面检测，结构简单，成本低；通过更改光源发射光阑孔的直径，即可适用于各种内径管道的液面检测，具备性能稳定抗干扰能力强，应用面广泛的优点。
Description
技术领域
本发明涉及水质检测技术领域，具体为一种基于光散射的液位检测方法及装置。
背景技术
水质检测技术领域的液位测量方法通常包括接触式测量和非接触式测量两大类别：
接触式测量，通过与待测液体直接接触的传感器，将液面位置的机械变化最终转变为可供识别的电信号，实现液位高度的检测；主要有：磁致伸缩测量法，通过磁致伸缩仪器发出的电流磁场脉冲时间差来实现液位高度测量；该类通过在液面防止浮子等传感器来实现的液位定量的方法，受浮子尺寸、密度、耐腐蚀性限制，该类方法不适用于微小管道，不适用于低密度液体，不适用于水质检测行业强腐蚀性液体的液位检测；
非接触式测量，主要有：差压式测量法：主要利用液体的压强原理。检测相关压强差，根据压强差判定液位高度，这种液位计常用来检测不规则容器内的液面边界测量；电容式测量法：通过电容型液位传感器来实现，液位的变化影响传感器本身电容器参数变化，从而间接转变为电容量变化，实现液位测量；垂直光耦式测量法：通过垂直于管道轴线的光耦式传感器来实现，液面的变化影响光耦传感器内部光电二极管接收到的信号强度，从而实现液位检测。
其中差压式测量法对于仪器的气密性要求较高，电容式测量法等方法抗干扰能力差(水质检测技术领域的待测液性质复杂)；已有的光耦式测量法，通常基于光径向通过透明圆管道时的折射原理，该方法应用于微小管道时抗干扰能力较差，通常用于液位定点识别，应用于液位连续检测时，需要多组光耦传感器，结构复杂，成本高，为此我们提出了一种基于光散射的液位检测方法及装置。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于光散射的液位检测方法及装置，具备基于光的散射原理，通过识别管道液体散射光与空气散射光信号强度差，实现液位检测；且信号识别方式多样，可以单点识别，也可以将液面以下多个光电二极管的信号累加后识别，抗干扰能力强等优点，解决了上述背景技术中所提出的问题。
(二)技术方案
本发明提供如下技术方案：一种基于光散射的液位检测方法及装置，包括：光源和光源固定座，光源固定座上开有发射光阑孔，发射光阑孔用于约束光源光束的方向和直径，确保测量光束不受光源发光器件制造误差的影响；
发射光阑孔和测量光束均与透明管道的轴线共线；
光电二极管、光电二极管固定座，光电二极管固定座上开有接收光阑孔。
优选的，所述发射光阑孔的直径为φ0.5-φ3mm。
优选的，接收光阑孔位置：与管道轴线的夹角45°<α1<135°，出口位置正对光电二极管接受面。
优选的，接收光阑孔直径为φ1-φ3mm；接收光阑孔的数量至少为1个。
优选的，采用非接触式测量，用于透明强腐蚀性液体。
优选的，基于光的散射原理，通过识别管道液体散射光与空气散射光信号强度差，实现液位检测。
一种基于光散射的液位检测方法，所述检测方法包括以下步骤：
S1:开启光源，光源发出的光线经过光源固定座上的发射光阑孔筛选后，获得测量光束；
S2：开启光电二极管读取空白值a(此时为空气散射值)；
S3：液体进入透明管道，当液面到达接收光阑孔时，光电二极管的信号开始变化并出现极值b；
S4：继续加注液体，至液面超出接收光阑孔时，光电二极管信号值稳定至c；
S5：回推液体，光电二极管重新出现极值b时停止，液面检测完成
优选的，光源光阑直径：φ＝1.5mm；
接收孔光阑直径：φ＝2.5mm；
α1＝90°；
透明管道外径φ8mm，内径D＝4mm。
与现有技术相比，本发明提供了一种基于光散射的液位检测方法及装置，具备以下有益效果：
该基于光散射的液位检测方法及装置，基于光的散射原理，通过识别管道液体散射光与空气散射光信号强度差，实现液位检测；且信号识别方式多样，可以单点识别，也可以将液面以下多个光电二极管的信号累加后识别，抗干扰能力强；只需要一个光源，即可实现单点或多点连续液面检测，结构简单，成本低；通过更改光源发射光阑孔的直径，即可适用于各种内径管道的液面检测，具备性能稳定抗干扰能力强，结构简单，成本低，应用面广泛的优点。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
其中：1、光源；2、发射光阑孔；3、测量光束；4、接收光阑孔；5、折射光；6、透明管道；7、液面；8、光电二极管；9、光电二极管固定座；10、光源固定座。
具体实施方式
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。
请参阅图1，一种圆管道轴向液面测量方法及装置，图中仅标注了左侧的光路，实际上左右侧光路相同，包括：
光源1，光源固定座10；其中光源固定座10上开有直径φ0.5～φ3mm的发射光阑孔2，用于约束光源光束的方向和直径，确保测量光束不受光源发光器件制造误差的影响。
发射光阑孔2和测量光束3与透明管道6的轴线共线。
光电二极管8，光电二极管固定座9；其中光电二极管固定座指定位置开有接收光阑孔4，与管道轴线的夹角45°<α1<135°，出口位置正对光电二极管接受面；接收光阑孔4直径为φ1～φ3mm；且接收光阑孔4的数量≥1个，测量光束3进入水性微透镜，经过液面6和管壁等多次折射后获得折射光5，通过接收孔后被光电二极管8接收。
检测方法包括以下步骤：
S1:开启光源1，光源1发出的光线经过光源固定座10上的发射光阑孔2筛选后，获得测量光束3；
S2：开启光电二极管8读取空白值a(此时为空气散射值)；
S3：液体进入透明管道6，当液面7到达接收光阑孔4时，光电二极管8的信号开始变化并出现极值b；
S4：继续加注液体，至液面7超出接收光阑孔4时，光电二极管8信号值稳定至c；
S5：回推液体，光电二极管8重新出现极值b时停止，液面检测完成。
优选的：光源光阑直径：φ＝1.5mm；
接收孔光阑直径：φ＝2.5mm；
α1＝90°
透明管道外径φ8mm，内径D＝4mm。
本申请提供了一种新的测量方法和测量装置，解决了水质检测技术领域现有液位检测背景技术的不足；包括以下优点：
1、非接触式测量，适用于透明强腐蚀性液体。
2、基于光的散射原理，通过识别管道液体散射光与空气散射光信号强度差，实现液位检测；且信号识别方式多样，可以单点识别，也可以将液面以下多个光电二极管的信号累加后识别，抗干扰能力强。
3、只需要一个光源，即可实现单点或多点连续液面检测，结构简单，成本低。
4、通过更改光源发射光阑孔的直径，即可适用于各种内径管道的液面检测(包括微小管道，φ1.5mm～φ6mm)。
综上，具备性能稳定抗干扰能力强，结构简单，成本低，应用面广泛的优点。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种基于光散射的液位检测装置，其特征在于：包括：
光源(1)和光源固定座(10)，光源固定座(10)上开有发射光阑孔(2)，发射光阑孔(2)用于约束光源光束的方向和直径，确保测量光束不受光源发光器件制造误差的影响；
发射光阑孔(2)和测量光束(3)均与透明管道(6)的轴线共线；
光电二极管(8)、光电二极管固定座(9)，光电二极管固定座(9)上开有接收光阑孔(4)。
2.根据权利要求1所述的基于光散射的液位检测装置，其特征在于：所述发射光阑孔(3)的直径为
3.根据权利要求1所述的基于光散射的液位检测装置，其特征在于：接收光阑孔(4)直径为
接收光阑孔(4)的数量至少为1个。
4.根据权利要求1所述的基于光散射的液位检测装置，其特征在于：采用非接触式测量，用于透明强腐蚀性液体。
5.根据权利要求1所述的基于光散射的液位检测装置，其特征在于：基于光的散射原理，通过识别管道液体散射光与空气散射光信号强度差，实现液位检测。
6.一种基于光散射的液位检测方法，其特征在于：所述检测方法包括以下步骤：
S1:开启光源(1)，光源(1)发出的光线经过光源固定座(10)上的发射光阑孔(2)筛选后，获得测量光束(3)；
S2：开启光电二极管(8)读取空白值a(此时为空气散射值)；
S3：液体进入透明管道(6)，当液面(7)到达接收光阑孔(4)时，光电二极管的信号开始变化并出现极值b；
S4：继续加注液体，至液面超出接收光阑孔时，光电二极管信号值稳定至c；
S5：回推液体，光电二极管重新出现极值b时停止，液面检测完成。
7.根据权利要求6所述的基于光散射的液位检测方法，其特征在于：光源光阑直径：
接收孔光阑直径：
α1＝90°；
透明管道外径
内径D＝4mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310192567.2A CN116124231A (zh) | 2023-03-02 | 2023-03-02 | 基于光散射的液位检测方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN116124231A true CN116124231A (zh) | 2023-05-16 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202310192567.2A Pending CN116124231A (zh) | 2023-03-02 | 2023-03-02 | 基于光散射的液位检测方法及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116124231A (zh) |
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2023
- 2023-03-02 CN CN202310192567.2A patent/CN116124231A/zh active Pending
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