CN204313929U - 一种检测液位的光电传感器 - Google Patents

Abstract

一种检测液位的光电传感器，其特征在于：由光源(1)、传输光纤(2)、直角三角形玻璃棱镜(3)、接收光纤(4)、光电探测器(5)、数字电压表(6)、固定支架(7)、液体池(8)和固定螺丝(9)组成；传输光纤(2)分别与光源(1)和直角三角形玻璃棱镜(3)相连，直角三角形玻璃棱镜(3)用固定螺丝(9)固定于固定支架(7)上，接收光纤(4)分别接在直角三角形玻璃棱镜(3)和数字电压表(6)上，数字电压表(6)和光电探测器(5)相连，液体池(8)中充满传感介质。本实用新型具有高精度，可重复性，能够在任何干净的液体下测量水位的变化，也可以用于提炼干净的石油，和一些水般的溶剂比重检查，结构简单，易于操作，可以应用于各类实际工程中。

Description

一种检测液位的光电传感器

技术领域

本发明提供了一种检测液位的光电传感器，属于光电检测技术领域。

背景技术

随着现代科学技术以及复杂自动控制系统和信息处理与技术的提高，光电检测技术作为一门研究光与物质相互作用发展起来的新兴学科，已成为现代信息科学的一个极为重要的组成部分。光电检测作为光电信息技术的主要技术之一，它是以激光、红外、光纤等现代光电子器件作为基础，通过对被检测物体的光辐射，经光电检测器接受光辐射并转换为电信号的一直技术应用。此项技术具有成本低，抗干扰能力强，检测速度快，测量精度高的优越性，是检测技术发展的主要方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测液位的光电传感器。该装置能够在任何干净的液体下测量液位的变化，也可以用于提炼干净的石油，和一些如水般的溶剂比重检查。具有高精度，高可重复性，成本低，可远程传感，安装简单的特点。

本发明通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种检测液位的光电传感器，其特征在于：由光源(1)、传输光纤(2)、直角三角形玻璃棱镜(3)、接收光纤(4)、光电探测器(5)、数字电压表(6)、固定支架(7)、液体池(8)和固定螺丝(9)组成；传输光纤(2)分别与光源(1)和直角三角形玻璃棱镜(3)相连，直角三角形玻璃棱镜(3)用固定螺丝(9)固定于固定支架(7)上，接收光纤(4)分别接在直角三角形玻璃棱镜(3)和数字电压表(6)上，数字电压表(6)和光电探测器(5)相连，液体池(8)中充满传感介质。本发明具有高精度，可重复性，能够在任何干净的液体下测量水位的变化，也可以用于提炼干净的石油，和一些水般的溶剂比重检查，结构简单，易于操作，可以应用于各类实际工程中。

本发明的工作原理是：光电流强度通过光电探测仪的光电流强度是：

I(φ，n)＝P₀ηT(φ，n)   (1)

其中T是传感器的净透射函数，φ是入射角，n是相对折射率，P₀是当T＝1时光电探测器(5)入射光的光源功率，单位是W，η是光电探测器(5)的响应波长，单位是A/W。

所以如果我们假设最初的光源强度是I₀，那么在点1上的投射强度是TI₀，在点2的光强是TRI₀，在点3的光强是TR²I₀，最后得到点4的强度就是：

I₄＝T²R²I₀   (2)

非偏振光的平均值R可以写成：

$R(\mathrm{\φ},n)=\frac{1}{2}(R_S+R_P)=\frac{1}{2}\{{\left[\frac{\cos \mathrm{\φ}-{(n^2-{\sin }^2\mathrm{\φ})}^{1/2}}{\cos \mathrm{\φ}+{(n^2-{\sin }^2\mathrm{\φ})}^{1/2}}\right]}^2+{\left[\frac{n^2\cos \mathrm{\φ}-{(n^2-{\sin }^2\mathrm{\φ})}^{1/2}}{n^2\cos \mathrm{\φ}+{(n^2-{\sin }^2\mathrm{\φ})}^{1/2}}\right]}^2\}---\left(3\right)$

其中n是液体/玻璃比，F是在玻璃与液体的入射角，这里是45度，括号中的第一项显示的反射率R_S(S极化光束)，第二项代表R_P(p极化光束)，反射率R为液体折射率的函数。

在水中的折射角大约是52.91度，增加液体折射率到1.45时，折射角减小到47.03度。消失比可以通过考虑部分内反射到全内反射的反射率比值获得即：

$\mathrm{ER}=\frac{I_4}{I_0}=R^2---\left(4\right)$

若R＜1，那么R的平方远小于1，所以理论消失比是很小的。

本发明的有益效果是：该传感器可以用于液位感应、液位开关、折射率测量，基于以上性质使得该装置成本低，安装简单，方便操作。

附图说明

图1是本发明的检测液位的光电传感器特征装置示意图；

图2是偏振(s，p)和非偏振光在气液界面的反射率R变化对于液体折射率的影响。

具体实施方式

下面结合附图及实施实例对本发明作进一步描述：

参见附图1，一种检测液位的光电传感器：其特征在于：本发明提供了一种检测液位的光纤传感器，其特征在于：由光源(1)、传输光纤(2)、直角三角形玻璃棱镜(3)、接收光纤(4)、光电探测器(5)、数字电压表(6)、固定支架(7)、液体池(8)和固定螺丝(9)组成；传输光纤(2)分别与光源(1)和直角三角形玻璃棱镜(3)相连，直角三角形玻璃棱镜(3)用固定螺丝(9)固定于固定支架(7)上，接收光纤(4)分别接在直角三角形玻璃棱镜(3)和数字电压表(6)上，数字电压表(6)和光电探测器(5)相连，液体池(8)中充满传感介质。

如图2所示，偏振光和非偏振光在气液界面的反射率R变化对于液体折射率有一定影响。R的最大值为玻璃-空气的内部全反射，它等于1。如果增加周围材料(液体)的折射率，该反射率减小。例如，用水(折射1.33的指数)反射率是约0.0096。对于折射指数较高的值，这个因素大大减小，折射率为1.45，则反射率仅为0.0006。

Claims (1)

1.一种检测液位的光电传感器，其特征在于：由光源(1)、传输光纤(2)、直角三角形玻璃棱镜(3)、接收光纤(4)、光电探测器(5)、数字电压表(6)、固定支架(7)、液体池(8)和固定螺丝(9)组成；传输光纤(2)分别与光源(1)和直角三角形玻璃棱镜(3)相连，直角三角形玻璃棱镜(3)用固定螺丝(9)固定于固定支架(7)上，接收光纤(4)分别接在直角三角形玻璃棱镜(3)和数字电压表(6)上，数字电压表(6)和光电探测器(5)相连，液体池(8)中充满传感介质。