CN204649266U - 液位传感装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种液位传感装置，包括光源驱动单元、一体成型的光路结构、设置于所述光路结构所开设的通孔的剂量计量单元以及信号处理单元，所述光路结构包括分别设置于所述剂量计量单元相对两侧的光源发射单元和光敏接收单元，所述光源发射单元中的光发射孔的轴线横向偏置于所述光敏接收单元中的光接收孔的轴线。在没有液体时，光线信号透过透明玻璃管后不会进入到光接收孔或只有很微弱的光线信号能够进入。当有液体时，光线信号通过液体产生聚焦，位于中心位置的光接收孔此时会接收到一定的光线信号。经过后级电路处理此时便可判定有液体，无需在意液体的折射率，只要光路有偏移就判定有液体进入。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器领域，特别是涉及一种液位传感装置。
背景技术
在工业自动化控制过程中，为了实现安全快速精确稳定的运行，经常需要对液位进行精确测量，继而进行自动调节、智能控制。
基于光电式传感器的液位检测方法,是采用光电效应作为检测方法的传感器；它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号，无需与被测液体直接接触，可以满足不同场合。
一般的液位光电开关设计成在液位检测载体的相对方向设置发射和接收端，并在同轴位置设计发射和接收孔径；在没有液体检测时发射光直接通过液位检测载体到达接收孔径内被光敏器件接收，在有液体时光被液体折射偏离接收端孔径不能被接收端光敏器件接收。
常规液位光电传感器的光发射端与光接收端是两个独立的部件，即发射光→液体剂量计量载体→光接收端。
但在实际运用中，光路中的光线会有许多衍射光；在没有液体时，主光能被光敏器件接收；在有液体时，光虽被液体折射，但还有很多衍射光也会进入接收端孔径被光敏器件接收；特别是在测量折射率较低的液体时，进入接收端的光信号更多。即与没有液体时光强差异变化不大，也容易造成误动作，更不能明显区分有无液体。
自然光会透过发射端与接收端之间进入到光接收端，这会造成接收端接收到干扰信号造成误判。
在实际安装中可能出现误差，即发射端与接收端不在同一直线上(安装误差偏离)，这将造成发射光不能直接进入到接收端造成误判。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种液位传感装置，旨在解决传统液位传感器在不同液体的折射率不一样而造成的检测不灵敏的问题。
本实用新型提供了一种液位传感装置，包括用于驱动光源的光源驱动单元、一体成型的光路结构、设置于所述光路结构上所开设的通孔以用于液体测量的剂量计量单元以及用于将接收到的光线信号进行处理并输出被测量液体状态的信号处理单元，所述光路结构包括分别设置于所述剂量计量单元相对两侧的用于发射所述光线信号的光源发射单元和用于接收所述光线信号的光敏接收单元，所述光源发射单元中的光发射孔的轴线横向偏置于所述光敏接收单元中的光接收孔的轴线。
进一步地，所述剂量计量单元包括透明玻璃管，所述光发射孔的轴线和所述光接收孔的轴线相互平行，所述光接收孔的轴线与所述透明玻璃管的中心线垂直相交。
进一步地，所述透明玻璃管为圆柱形、椭圆柱形或多边形柱形。
进一步地，所述光源发射单元中的发射源包括红外发光器件。
进一步地，所述光敏接收单元采用光敏接收器件。
进一步地，所述光源驱动单元为恒流源电路。
上述的液位传感器装置中光源发射单元和光敏接收单元为一体化结构，能避免自然光进入光敏接收单元影响测量，同时避免光源发射单元和光敏接收单元在安装时的误差影响，光发射孔的轴线与光接收孔的轴线不在同一直线上，光发射孔的轴线穿过透明玻璃管的中心，光发射孔径横向偏置于光接收孔径的轴线。在没有液体时，光线信号透过透明玻璃管后不会进入到光接收孔或只有很微弱的光线信号能够进入。当有液体时，光线信号通过液体产生聚焦，位于中心位置的光接收孔此时会接收到一定的光线信号。经过后级电路处理此时便可判定有液体，无需在意液体的折射率，只要光路有偏移就判定有液体进入。此液位传感器装置能克服传统液位传感器在不同液体的折射率不一样而造成的检测不灵敏的问题。
附图说明
图1为本实用新型较佳实施例中液位传感装置的模块示意图；
图2为本实用新型较佳实施例中光路结构和剂量计量单元的俯视结构示意图；
图3为本实用新型较佳实施例中光路结构和剂量计量单元的正视剖面结构示意图；
图4A为在没有液体时光线信号在光路结构和剂量计量单元的光路示意图；
图4B为在有液体时光线信号在光路结构和剂量计量单元的光路示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参阅图1至图3，本实用新型较佳实施例中一种液位传感装置包括光源驱动单元1、光路结构2、剂量计量单元3、信号处理单元4。
本实施中，剂量计量单元3是圆柱形的、用于液体测量的透明玻璃管；在其他实施例中，透明玻璃管也可以是椭圆柱形或多边形柱形。光源驱动单元1用于驱动光源。具体可以使用恒流源电路，恒流源电路实现方式可以选用现有技术。
光路结构2是一体成型的，且光路结构2上开设有一可设置透明玻璃管的通孔21。光路结构2包括分别设置于剂量计量单元3相对两侧的用于发射光线信号的光源发射单元22和用于接收光线信号的光敏接收单元23。其中，光源发射单元22中的光发射孔221的轴线N-N’横向偏置于所述光敏接收单元23中的光接收孔231的轴线M-M’。另外，通孔21的内壁体紧贴于透明玻璃管周围，使得自然光或干扰光不会进入到光敏接收单元23的光接收孔231内。
信号处理单元4用于将接收到的光线信号进行处理并输出被测量液体状态，实现方式可以选用现有技术。例如，信号处理电路可以为二级运算放大电路和一级电压比较电路。其中，放大电路采用反向放大电路，运算放大器芯片选用高输入阻抗的运算放大器。
本实施例中，光发射孔221的轴线N-N’横向偏置于光接收孔231的轴线M-M’的同时，光发射孔221的轴线N-N’和光接收孔231的轴线M-M’是相互平行的，且光接收孔231的轴线M-M’与所述透明玻璃管的中心线O垂直相交。即光接收孔231的开口端面与透明玻璃管的表面正对，而光发射孔221的开口端面偏置于透明玻璃管。
优选地，光发射孔221的孔径L1大于透明玻璃管的液面弯曲厚度(深度)，光发射孔221的轴线N-N’偏置于光接收孔231的轴线M-M’的距离L2大于光发射孔221的孔径L1，光接收孔231的孔径L3小于或等于光发射孔221的孔径L1。在其他实施例中，并不限定于此，可以根据实际情况调整L1、L2和L3以及透明玻璃管的大小。
本实施例中，光源发射单元22中的发射源包括红外发光器件222。所述光敏接收单元23采用光敏接收器件232。
进一步地，红外发光器件222位于光路结构2的光源发射单元22并平行于光接收孔231的轴线N-N’，并在红外发光器件222的前端的中心轴距横向偏移一个大于光接收孔231的圆孔(光发射孔221)做光源的出射光源光线；红外接收光敏器232件位于光路结构2的光敏接收单元23中心并平行于光接收孔231的轴线，并在红外接收光敏器件232的前端的中心位置开一个小于或等于光发射孔221的圆孔(光接收孔231)作为光线信号接收输入端。
本实用新型提供液位传感器装置中光源发射单元22和光敏接收单元23为一体化结构，光发射孔221的轴线N-N’与光接收孔231的轴线M-M’不在同一直线上，光发射孔221的轴线N-N’穿过透明玻璃管的中心O-L1位置，光发射孔221的轴线N-N’横向偏置于光接收孔231径的轴线M-M’。参考图4A，在透明玻璃管中没有液体时，光线信号10透过透明玻璃管后不会进入到光接收孔231或只有很微弱的光线信号10能够进入。参考图4B，当有液体进入透明玻璃管时，光线信号11通过液体产生聚焦，位于中心位置的光接收孔231此时会接收到一定的光线信号11。经过后级电路处理此时便可判定有液体，无需在意液体的折射率，只要光路有偏移就判定有液体进入。此液位传感器装置能克服传统液位传感器在不同液体的折射率不一样以及自然光干扰和安装误差而造成的检测不灵敏或误判的问题。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种液位传感装置，其特征在于，包括用于驱动光源的光源驱动单元、一体成型的光路结构、设置于所述光路结构上所开设的通孔以用于液体测量的剂量计量单元以及用于将接收到的光线信号进行处理并输出被测量液体状态的信号处理单元，所述光路结构包括分别设置于所述剂量计量单元相对两侧的用于发射所述光线信号的光源发射单元和用于接收所述光线信号的光敏接收单元，所述光源发射单元中的光发射孔的轴线横向偏置于所述光敏接收单元中的光接收孔的轴线。
2.如权利要求1所述的液位传感装置，其特征在于，所述剂量计量单元包括透明玻璃管，所述光发射孔的轴线和所述光接收孔的轴线相互平行，所述光接收孔的轴线与所述透明玻璃管的中心线垂直相交。
3.如权利要求2所述的液位传感装置，其特征在于，所述透明玻璃管为圆柱形、椭圆柱形或多边形柱形。
4.如权利要求1所述的液位传感装置，其特征在于，所述光源发射单元中的发射源包括红外发光器件。
5.如权利要求1所述的液位传感装置，其特征在于，所述光敏接收单元采用光敏接收器件。
6.如权利要求1所述的液位传感装置，其特征在于，所述光源驱动单元为恒流源电路。
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| CN106247154A (zh) * | 2016-08-29 | 2016-12-21 | 山东穆柯传感器有限公司 | 一种光电保护装置 |
| CN106525199A (zh) * | 2016-10-20 | 2017-03-22 | 北京普立泰科仪器有限公司 | 一种用于在液体介质中检测管内有无液体的方法 |
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