CN210072097U - 管内气泡检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管内气泡检测装置，该管内气泡检测装置具有光学检测模块，所述光学检测模块包括：光学管道以及分别设置在所述光学管道相对两侧的光发射端与光接收端。所述光学检测模块设置为，所述光学管道内通过待测液体有气泡时，所述光接收端所接收光信号强度改变，使得所述光接收端产生一个检测信号；所述光学管道至少在所述光发射端与所述光接收端所对的管道段内，内管径不均匀变化。本申请技术方案可以通过设计光学管道的形状，提高有气泡和无气泡时接收光信号的强度差异性，避免产生误判，而且无需放大和滤波电路，电路结构简单。

Description

管内气泡检测装置

技术领域

本实用新型涉及检测装置技术领域，更具体的说，涉及一种管内气泡检测装置。

背景技术

管内气泡检测装置可以用于检测通过管内的液体是否存在气泡，在医疗相关试剂检测以及化学相关试剂检测等领域具有较为重要的作用。目前，现有管内气泡的检测方法有两种方式，一种是超声波检测方式，另一种是光信号检测方式。

超声波检测方式主要原理是利用超声波通过液体和气泡的差异性来检测管道中的气泡。但是，超声波检测方式的成本高，且系统结构复杂。

光信号检测方式相对于超声波检测方式，系统结构简单，成本低。该方式是通过光信号检测管内气泡的方式，相对于超波检测的方式具有系统结构简单以及成本低的优点。目前采用光信号检测管内气泡时，一般是采用夹持液管的方式利用光电传感器来检测管道内部气泡情况。主要工作原理是利用液体和气泡通过管道的透光率不同进行区分。当气泡通过管道时，光电传感器上接收的光斑强度较高，通过识别接收光信号的强度确定管道内通过液体是否有气泡。

发明人研究发现，现有通过光信号检测管内气泡的检测装置容易对管道内是否存在气泡产生误判，主要原因是现有检测装置中管道内存在气泡和不存在气泡时，接收的光信号的强度差异性不大，如当管道内部待测液体为透明时，气泡通过时，接收端仅会产生一个较小的波动信号，不容易识别出气泡，产生误判，虽然通过增加放大和滤波电路可以一定程度上克服该问题，但是这样会增大电路设计的复杂度，且会提高成本。而且因为安装的差异性，每次安装都需要对电路进行调试，操作复杂。当存在振动等干扰时，系统误判率同样会明显提高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型技术方案提供了一种管内气泡检测装置，技术方案如下：

一种管内气泡检测装置，所述检测装置包括：

至少一个光学检测模块，包括：光学管道以及分别设置在所述光学管道相对两侧的光发射端与光接收端；

所述光学检测模块设置为，所述光学管道内通过待测液体有气泡时，所述光接收端所接收光信号强度改变，使得所述光接收端产生一个检测信号；

所述光学管道至少在所述光发射端与所述光接收端所对的管道段内，内管径不均匀变化。

优选的，在上述检测装置中，所述光发射端与所述光接收端的光轴重合，且均垂直于所述光学管道的中心线，所述光学管道内通过待测液体有气泡时，所述光接收端接收到的光信号强度减小；

或，所述光发射端与所述光接收端的光轴不重合，二者光轴分别垂直于所述光学管道的中心线，所述光学管道内通过待测液体有气泡时，所述光接收端接收到的光信号强度增大。

优选的，在上述检测装置中，所述光学管道包括：

中间部分，所述中间部分的两侧分别设置所述光发射端和所述光接收端；

下端部分，所述下端部分的一端用于输入所述待测液体，另一端用于连通所述中间部分的一端；

上端部分，所述上端部分的一端用于输出所述待测液体，另一端用于连通所述中间部分的另一端；

其中，所述光学管道内通过所述待测液体时，所述上端部分位于所述下端部分的上方。

优选的，在上述检测装置中，所述下端部分与所述上端部分均具有均匀的内管径，且所述上端部分的内管径小于所述下端部分的内管径；

其中，在所述待测液体的传输流通方向上，所述中间部分的内管径由所述下端部分的内管径逐渐过渡到所述上端部分的内管径。

优选的，在上述检测装置中，所述中间部分的内管壁为半球面，所述半球面的半球截面为与所述下端部分的内管径匹配的开口，该开口用于连通所述下端部分，所述半球面与所述半球截面相对的顶端具有与所述上端部分的内管径匹配的开口，该开口用于连接所述上端部分。

优选的，在上述检测装置中，还包括：

进液管，所述进液管用于连通所述光学管道的一端，以输入所述待测液体；

出液管，所述出液管用于连通所述光学管道的另一端，以输出所述待测液体。

优选的，在上述检测装置中，所述进液管与所述光学管道的一端通过一管接头可拆卸连通；

所述出液管与所述光学管道的另一端通过另一管接头可拆卸连通。

优选的，在上述检测装置中，所述检测装置具有多个所述光学检测模块；

所述光学检测模块并排固定在同一电路板上，所述电路板具有用于与所述光发射端以及所述光接收端电连接的控制电路。

优选的，在上述检测装置中，所述光接收端与所述光发射端一体集成封装在壳体内；所述光发射端以及所述光接收端分别通过位于所述壳体底部的对应插接端与同一电路板插接固定，且实现电接触；

所述壳体顶部具有第一凹槽，所述第一凹槽相对的两个侧壁分别具有所述光发射端的出光口以及所述光接收端的采光口；

所述光学管道穿过所述第一凹槽。

优选的，在上述检测装置中，所述光学管道为一体成型结构，其底部两端分别设置有一个用于插接固定在所述电路板上的定位柱；

两个定位柱之间具有第二凹槽，所述第二凹槽与所述第一凹槽适配，以使得所述光学管道与所述壳体咬合固定。

通过上述描述可知，本实用新型技术方案提供的管内气泡检测装置具有光学检测模块，所述光学检测模块包括：光学管道以及分别设置在所述光学管道相对两侧的光发射端与光接收端。所述光学检测模块设置为，所述光学管道内通过待测液体有气泡时，所述光接收端所接收光信号强度改变，使得所述光接收端产生一个检测信号；所述光学管道至少在所述光发射端与所述光接收端所对的管道段内，内管径不均匀变化。本申请技术方案可以通过设计光学管道的形状，提高有气泡和无气泡时接收光信号的强度差异性，避免产生误判，而且无需放大和滤波电路，电路结构简单。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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为本实用新型实施例提供的一种管内气泡检测装置的结构示意图；

图2为图1所示检测装置爆炸图；

图3为图1所示检测装置中光学管道的结构示意图；

图4为图3所示光学管道203的切面图；

图5为图1所示检测装置中光学管道内通过待测液体无气泡时的光路图；

图6为图1所示检测装置中光学管道内通过待测液体有气泡时的光路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参考图1-图6，图1为本实用新型实施例提供的一种管内气泡检测装置的结构示意图，图2为图1所示检测装置爆炸图，图3为图1所示检测装置中光学管道的结构示意图，图4为图3所示光学管道203的切面图，图5为图1 所示检测装置中光学管道内通过待测液体无气泡时的光路图，图6为图1所示检测装置中光学管道内通过待测液体有气泡时的光路图。

本实用新型实施例中，所述检测装置包括：至少一个光学检测模块，所述光学检测模块：光学管道203以及分别设置在所述光学管道相对两侧的光发射端11与光接收端12。

所述光学检测模块设置为，所述光学管道203内通过待测液体有气泡时，所述光接收端12所接收光信号强度改变，使得所述光接收端12产生一个检测信号；所述光学管道203至少在所述光发射端11与所述光接收端12所对的管道段内，内管径不均匀变化，所述内管径不均匀变化表示该管道段的内管径在管道延伸方向上，内管径的增大幅度是逐渐增大或内管径的减小幅度是逐渐减小的，而非椎体结构的内管径均匀变化。

由于所述光学管道203至少在所述光发射端11与所述光接收端12所对的管道段内，内管径不均匀变化，可以增大所述光接收端12在待测液体有气泡时所接收光信号强度与在待测液体无气泡时所接收光信号强度的差值，提高有气泡和无气泡时接收光信号的强度差异性，避免误判。具体的，所述光学管道203内通过的待测液体无气泡时，所述光发射端11出射的光信号至少部分入射所述光接收端12，所述光学管道203内通过待测液体有气泡时，至少部分光信号在所述光学管道203内的传播路径改变，入射所述光接收端12 的光信号强度改变，光信号强度改变包括光信强度增大或是减小；基于所述光接收端12探测所述光信号的强度，确定所述光学管道203当前通过待测液体是否存在气泡。

可选的，所述光学管道203内通过待测液体有气泡时，至少部分所述光信号发生折射或全反射，进而至少改变部分光信号的传播路径，使得入射所述光接收端12的光信号强度降低。利用折射或全反射原理，当光学管道203 内通过待测液体有气泡时，可以使得更多的光信号传播路径发生改变，进而大大增大光学管道203内通过待测液体有气泡和无气泡两种情况接收到的光信号强度的差异性，避免误测，提高气泡检测的准确率和精度。

如图4所示，所述光学管道203包括：中间部分21，所述中间部分21的两侧分别设置所述光发射端11和所述光接收端12；下端部分22，所述下端部分22的一端用于输入所述待测液体，另一端用于连通所述中间部分21的一端；上端部分23，所述上端部分23的一端用于输出所述待测液体，另一端用于连通所述中间部分21的另一端；其中，所述光学管道203内通过所述待测液体时，所述上端部分23位于所述下端部分22的上方，以避免待测液体存在气泡时，出现气泡在管内滞留的问题。

对于所述光学管道203，所述下端部分22与所述上端部分23均具有均匀的内管径，且所述上端部分23的内管径小于所述下端部分22的内管径；其中，在所述待测液体的传输流通方向上，所述中间部分21的内管径由所述下端部分22的内管径逐渐过渡到所述上端部分23的内管径，也就是说，中间部分21的内管径是连续逐渐增大或连续逐渐减小的。可以设置下端部分22 内管径是上端部分23内管径的1-2倍，半球面的直径等于下端部分22内管径，无气泡时，可以使得光接收端12接收光发射端11出射的大部分光信号，有气泡时，可以大大降低光接收端12接收到的光信号。

可以设置光学管道203的材质的折射率与待测液体的折射率相同或是相近，光学管道203可以为亚克力或是无机玻璃。如图5所示，当待测液体通过光学管道203时，光发射端11出射的光信号中，大部分光线都能直接通过中间部分21，进入到对面的光接收端12中。如图6所示，当光学管道203内通过的待测液体具有气泡时，空气的折射率与管道折射率相差较大，因此部分光线能够发生折射甚至是全反射。光接收端12仅能接收到部分光线或是无法接收到光线。由此可以显著降低气泡检测的误判率。

本实用新型实施例中，可以设置光发射端11和光接收端12的光轴重合，且垂直于光学管道203的中心线，此时，有气泡时，光接收端12接收到的光信号强度减小，其他方式中，可以设置光发射端11和光接收端12的光轴不重合，二者光轴分别垂直于光学管道203的中心线，此时，有气泡时，光接收端12接收到的光信号强度增大，如可以通过改变光接收端12的位置，使得其在待测气体无气泡时，接收少量光信号或是接收不到光信号，当有气泡导致光线路径改变后，接收到的光信号量增大。

所述中间部分21的内管壁为半球面，所述半球面的半球截面为与所述下端部分22的内管径匹配的开口(大端开口)，该开口用于连通所述下端部分 22，所述半球面与所述半球截面相对的顶端具有与所述上端部分23的内管径匹配的开口(小端开口)，该开口用于连接所述上端部分23。进液管401通过下端部分22与半球面的大端开口连接，出液管402通过上端部分23与半球面的小端开口连接。

设置中间部分21的内管壁为半球面，设置光学管道203设置放置，且下端部分22朝下设置，设置光发射端11出射光信号水平照射中间部分21，无气泡通过时，大部分光信号可以直接入射到光接收端12。如图5和图6所示，由下至上方向上，光信号的入射角度逐渐增大，有气泡通过时，更容易发生全反射，从而大幅度降低光接收端12接收到的光信号的强度，避免误判。

如图1所示，所示检测装置还包括：进液管401，所述进液管401用于连通所述光学管道203的一端，以输入所述待测液体；出液管402，所述出液管 402用于连通所述光学管道203的另一端，以输出所述待测液体。可选的，所述进液管401与所述光学管道203的一端通过一管接头201可拆卸连通；所述出液管402与所述光学管道203的另一端通过另一管接头201可拆卸连通。进液管401和出液管402与光学管道203的可拆卸设计便于装置安装和拆卸。

进行气泡检测时，设置光学管道203竖直放置，且设置上端部分23位于下端部分22上方，待测液体从管道的大内管径部分进入，从管道的小内管径部分输出，避免产生涡流以及气泡在管道内滞留的问题，进而避免由此导致的检测结果误判问题。

本实用新型实施例中，所述检测装置的所述光学检测模块的个数可以根据需求设置为一个或是多个，图1和图2所示方式中，以具有四个所述光学检测模块为例进行说明，可以同时检测四根管道中的气泡情况，每个光学检测模块对应一个液体检测管路。所述光学检测模块的个数可以任意设置，包括但不局限于图1和图2所示方式。如果需要检测单根管内气泡情况，则只需要设置一个光学管道203和一个配套光电传感器(包括光发射端11和光接收端12)。

当所述检测装置具有多个所述光学检测模块时，如图1和图2所示，所述光学检测模块并排固定在同一电路板1上，这样，对于同时具有多个光学检测模块的实施方式，可以降低调试难度。所述电路板1具有用于与所述光发射端11以及所述光接收端12电连接的控制电路。所述控制电路包括用于驱动所述光发射端11出射光信号的控制电路以及用于获取所述光接收端12 产生电信号的信号采集电路。所述光接收端12基于接收光信号的强度产生对应的所述电信号。

在本实用新型实施例所示方式中，所述光接收端11与所述光发射端12 一体集成封装在壳体30内，组成整体封装的光电传感器；所述光发射端11 以及所述光接收端12分别通过位于所述壳体30底部的对应插接端31a与同一电路板1插接固定，且实现电接触；所述壳体30顶部具有第一凹槽32，所述第一凹槽32相对的两个侧壁分别具有所述光发射端11的出光口以及所述光接收端12的采光口；所述光学管道203穿过所述第一凹槽32。在图1和图2中并未示出所述出光口和所述采光口。光接收端11和光发射端一体封装后，与电路板1通过插接方式电连接，便于检测装置的组装，而且通过配套的插接结构，组装方式简单快捷，无需电路调试，操作方式简单。

设置所述光发射端11单独对应两个插接端31a，该两个插接端31a分别连接光发射端11的两个电极，该两个插接端31a与电路板上的匹配的两个插孔31b连接，以实现与电路板上的控制电路连接。设置所述光接收端12单独对应两个插接端31a，该两个插接端31a分别连接光接收端12的两个电极，该两个插接端31a与电路板上的匹配的两个插孔31b连接，以实现与电路板1 上的控制电路连接。其中，电路板1可以为PCB板。

可选的，光发射端11可以为二极管等光源器件。所述光学管道203为一体成型结构，其底部两端分别设置有一个用于插接固定在所述电路板上的定位柱24；两个定位柱24之间具有第二凹槽25，所述第二凹槽25与所述第一凹槽32适配，以使得所述光学管道203与所述壳体30咬合固定。所述光接收端11与所述光发射端12一体集成封装为一光电传感器，通过插接方式与电路板1电连接，并通过凹槽咬合方式与光学管道203固定，光学管道203通过定位柱24固定在电路板1上，系统稳定性好，避免振动干扰。

为了进一步提高各个光学检测模块的安装稳定性，还可以设置所述检测装置包括压板3，压板3横跨依次排布的多个光学检测模块，其两个端可以通过螺丝固定在电路板1上，压板3用于为各个光学检测模块提供压力，以提高各个光学检测模块的安装稳定性。电路板1具有用于和与定位柱24对位插接固定的固定孔。通过设置所述定位柱24，可以对光学管道203进行固定，安装时，与电路板1上的固定孔插接固定，可以通过固定孔以及插孔31b分别对光学管道203以及光电传感器进行位置定位固定，使得光路可以通过光学管道203的设定区域，如上述中间部分21。

现有技术中，因装配差异性，采用夹管方案在每次装配后，都需要进行电路调制，以提高检测准确度，而本实用新型实施例中，光接收端11和光发射端一体封装，与电路板1进行集成，通过插接电连接方式实现电路互联，故只需要在第一次安装时进行电路调试，后续拆装不影响系统性能，还可以使得检测装置结构紧凑，结构简单，降低误判率的同时能够实现模块化生产，安装于各类配套装置结构中。

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实用新型。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实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型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 (10)

1.一种管内气泡检测装置，其特征在于，所述检测装置包括：

至少一个光学检测模块，包括：光学管道以及分别设置在所述光学管道相对两侧的光发射端与光接收端；

所述光学检测模块设置为，所述光学管道内通过待测液体有气泡时，所述光接收端所接收光信号强度改变，使得所述光接收端产生一个检测信号；

所述光学管道至少在所述光发射端与所述光接收端所对的管道段内，内管径不均匀变化。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述光发射端与所述光接收端的光轴重合，且均垂直于所述光学管道的中心线，所述光学管道内通过待测液体有气泡时，所述光接收端接收到的光信号强度减小；

或，所述光发射端与所述光接收端的光轴不重合，二者光轴分别垂直于所述光学管道的中心线，所述光学管道内通过待测液体有气泡时，所述光接收端接收到的光信号强度增大。

3.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，所述光学管道包括：

中间部分，所述中间部分的两侧分别设置所述光发射端和所述光接收端；

下端部分，所述下端部分的一端用于输入所述待测液体，另一端用于连通所述中间部分的一端；

上端部分，所述上端部分的一端用于输出所述待测液体，另一端用于连通所述中间部分的另一端；

其中，所述光学管道内通过所述待测液体时，所述上端部分位于所述下端部分的上方。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述下端部分与所述上端部分均具有均匀的内管径，且所述上端部分的内管径小于所述下端部分的内管径；

其中，在所述待测液体的传输流通方向上，所述中间部分的内管径由所述下端部分的内管径逐渐过渡到所述上端部分的内管径。

5.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述中间部分的内管壁为半球面，所述半球面的半球截面为与所述下端部分的内管径匹配的开口，该开口用于连通所述下端部分，所述半球面与所述半球截面相对的顶端具有与所述上端部分的内管径匹配的开口，该开口用于连接所述上端部分。

6.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，还包括：

进液管，所述进液管用于连通所述光学管道的一端，以输入所述待测液体；

出液管，所述出液管用于连通所述光学管道的另一端，以输出所述待测液体。

7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述进液管与所述光学管道的一端通过一管接头可拆卸连通；

所述出液管与所述光学管道的另一端通过另一管接头可拆卸连通。

8.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置具有多个所述光学检测模块；

所述光学检测模块并排固定在同一电路板上，所述电路板具有用于与所述光发射端以及所述光接收端电连接的控制电路。

9.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述光接收端与所述光发射端一体集成封装在壳体内；所述光发射端以及所述光接收端分别通过位于所述壳体底部的对应插接端与同一电路板插接固定，且实现电接触；

所述壳体顶部具有第一凹槽，所述第一凹槽相对的两个侧壁分别具有所述光发射端的出光口以及所述光接收端的采光口；

所述光学管道穿过所述第一凹槽。

10.根据权利要求9所述的检测装置，其特征在于，所述光学管道为一体成型结构，其底部两端分别设置有一个用于插接固定在所述电路板上的定位柱；

两个定位柱之间具有第二凹槽，所述第二凹槽与所述第一凹槽适配，以使得所述光学管道与所述壳体咬合固定。

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