CN2156482Y - 全反射式光学液面监视器 - Google Patents

Abstract

全反射式光学液面监视器涉及一种用于监视液 面位置变化的装置，由发光器、受光器和监测电路组 成。发光器和受光器分别位于被监视液面警戒位置 的光密介质一侧和光疏介质一侧，其连线与警戒面夹 角的余角大于光密介质对光疏介质的全反射临界入 射角。被监视液面到达警戒位置时，发光器发出的光 脉冲被液面完全反射，监测电路即发出声或光报警信 号。本实用新型稳定可靠，可广泛用于监视各种不同 密度和不同颜色液面的位置变化。

Description

本实用新型涉及一种用于监视液面位置变化的装置。

在许多场合中，往往都需要监视液面位置的变化，被监视液面中最常见的情形是气／液界面位置的变化，例如，输液器中液面的高低或油罐中油液的多少都属于这种情形。在某些情况下，被监视液面也有可能是液／液界面。液面监视器有多种型式，其中使用最广泛的是所谓光学液面监视器。现有技术中的光学液面监视器主要由发光器、受光器和监测电路构成，发光器和受光器相对安装在被监视液面的警戒位置上，发光器发出的光可透过液体介质或气体介质射入受光器。由于不同介质对光的衰减程度不同，故被监视液面到达临界位置前后受光器接收的光信号强弱及所产生的电信号大小也不相同，利用监测电路对此加以鉴别并发出相应的声或光报警信号，即可实现对液面位置变化的监视。由于不同密度或不同颜色液体介质对透射光的衰减系数不同，电信号变化的幅度也不相同，因此监测电路必须针对不同的介质进行调整，这就使得这种透射式光学液面监视器的使用不够方便，使用范围也受到一定的限制。此外，外界的杂散光源也会对其稳定性和可靠性造成一定的影响。

本实用新型的目的是设计一种适用范围广，使用方便，工作稳定可靠的光学液面监视器。

为了实现上述目的，本实用新型利用全反射的原理，将发光器和受光器分别安装于被监视液面警戒面的光密介质一侧和光疏介质一侧，并使其与警戒面的相对位置关系满足全反射条件，即使发光器与受光器连线与警戒面夹角的余角大于光密介质对光疏介质的全反射临界入射角，从而构成一种全反射式光学液面监视器。正常情况下，发光器发出的光可透过液体射入受光器，监测电路不发出报警信号；当被监视液面到达警戒位置时，发光器发出的光被液面全部反射而不能到达受光器，监测电路对此加以甄别后即发出声或光报警信号。以下结合具体实施例对本实用新型全反射式光学液面监视器的技术特征作进一步的详细说明。

附图1为全反射式光学液面监视器的结构示意图；

附图2为监测电路图。

参考附图1和附图2，本实用新型全反射式光学液面监视器主要由发光器、受光器和监测电路构成，发光器1通过准直筒2安装在被监视液面警戒面5的光密介质一侧，准直筒内装有挡圈3和挡圈4以增强其准直效果。受光器7通过准直筒6安装在被监视液面警戒面5的光疏介质一侧。为了使发光器和受光器与警戒面的相对位置满足全反射条件，应使发光器和受光器连线与警戒面的夹角θ的余角大于光密介质对光疏介质的全反射临界入射角α，即arcsin（n1／n2）（n1和n2分别为光密介质和光疏介质的折射率为避免液面波动而造成监视器误动作，θ角不宜太小，一般选取θ＝ 1/2 （90°－α₀）比较适宜。

本实用新型全反射式光学液面监视器的监视电路包括发射路、接收甄别电路、声响报警电路和电源电路。

发射电路主要由多谐振荡器和三极管组成，多谐振荡器由非门Y1、Y2、Y3组成，经非门Y4隔离后向三极管T2基极提供脉冲信号，作为发光器的红外发光管HG423接于三极管集电极中并可发出光脉冲信号，调整三极管T2的射极电阻R5，即可调整红外发光管的发射电流，亦即调整了发光器的发光强度。

接收甄别电路主要由集成电路I7（LM324）和非门Y5、Y6组成，它主要包括滤波电路、放大电路、积分电路和阈值翻转电路。作为受光器的红外光敏三极管3DU233接收到发光器发出的光脉冲信号后，在其发射极电阻R16上产生脉冲电压，经有源二阶滤波网络A1除去低频杂散信号后检出脉冲信号，该脉冲信号经二级放大器A2、A3放大后在电容C19上进行积分，然后送入阈值翻转电路A4加以甄别并向声响报警电路输出高电平或低电平。调整电位器Rw，即可改变甄别阈值。

声响报警电路主要由集成电路I4和扬声器S组成，I4与电阻R6、R7，电容C13、C14组成一笛音振荡器。当阈值翻转电路输出高电平时，笛音振荡器起振并通过扬声器S发出笛音报警信号；当阈值翻转电路输出低电平时，笛音振荡器关闭。

电源电路主要由硅桥I1、集成电路I2（7805）、集成电路I3（555）组成，并包括桥式整流电路、稳压电路、时基电路和倍压整流电路。6V交流经I1整流，I2稳压后，产生＋5V直流输出。I3产生高频振荡信号，经D1、D2、C11、C12倍压整流后产生－3.5V直流输出。

在被监视液面到达警戒面之前，受光器可接收到发光器发出的光脉冲信号，经滤波放大后形成饱和脉冲电压，在电容C19上积分后将高于Rw上的甄别阈值，A4输出低电平，经Y5、Y6关闭笛音振荡器，监视器将不发出报警信号。当被监视液面到达警戒面之后，发光器发出的光脉冲信号将被液面全反射而不能为受光器接收，A2、A3输出接近零电平，电容C19上的积分电压远低于甄别阈值，A4输出高电平，经Y5、Y6使笛音振荡器起振并通过扬声器发出笛音报警信号。

本实用新型使用方便，工作稳定可靠，可广泛用于监视各种不同密度和不同颜色液面的位置变化。

Claims (3)

1、一种用于监视液面位置变化的光学液面监视器，由发光器、受光器和监视电路组成，当被监视液面到达警戒位置时，受光器接收到的来自发光器的光脉冲信号强度发生变化并通过监测电路发出声或光报警信号；本实用新型的特征在于所述发光器和受光器与被监视液面警戒面的相对位置满足全反射条件，即发光器和受光器分别位于警戒面的光密介质一侧和光疏介质一侧，其连线与警戒面夹角θ的余角大于光密介质对光疏介质的全反射临界入射角α₀。

2、根据权利要求1所述的光学液面监视器，其特征在于θ＝ 1/2 （90°－α₀）。

3、根据权利要求1所述的光学液面监视器，其特征在于所述监测电路包括发射电路、接收甄别电路、声响报警电路和电源电路；发射电路由多谐振荡器和三极管组成，作为发光器的红外发光管接于三极管集电极中，多谐振荡器产生的脉冲信号输入三极管基极并使红外发光管发出光脉冲信号；接收甄别电路由滤波电路、放大电路、积分电路和阈值翻转电路组成，作为受光器的红外光敏三极管接收到发光器发出的光脉冲信号后在其发射极电阻上产生脉冲电压，经滤波、放大和积分后由阈值翻转电路加以甄别并向声响报警电路输出高电平或低电平；声响报警电路由笛音振荡器和扬声器组成，笛音振荡器接收到来自接收甄别电路输出的高电平时即起振并通过扬声器发出声响报警信号；电源电路由桥式整流器、稳压电路、时基电路和倍压整流电路组成并分别向发射电路、接收甄别电路和声响报警电路提供＋5V或－3.5V直流电压。

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