CN217384240U - 一种光电式液体水平传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光电式液体水平传感器，属于测量工具技术领域，包括壳体底座、发射信号结构、光阑、光学水平仪和接收信号结构，壳体底座的内部下边缘设有发射信号结构，壳体底座的内部上边缘设有接收信号结构，壳体底座的内部还设有光阑和光学水平仪，且发射信号结构、光阑、光学水平仪和接收信号结构的中心线与壳体底座的中心线重合，光阑为中央带开孔的挡板，光学水平仪为带有气泡的玻璃管，光阑和光学水平仪设于发射信号结构与接收信号结构之间，且光阑设于光学水平仪的下端。本实用新型通过在发射信号结构和光学水平仪之间设置光阑，限制光源的光线角度，提高了光电传感器的精度稳定性。

Description

一种光电式液体水平传感器

技术领域

本实用新型涉及测量工具技术领域，具体涉及一种光电式液体水平传感器。

背景技术

在桥梁架设、铁路铺设、土木工程、石油钻井、航空航海、工业自动化、智能平台和机械加工等领域，水平测量仪是不可缺少的重要测量工具。现有技术中，多采用水平仪测量被测平面相对于水平位置的倾斜度、两部件相互平行度和垂直度。水平仪是利用液面水平的原理，以水准泡直接显示角位移，测量被测表面相对水平位置、铅垂位置和倾斜位置偏离程度的一种计量器具。

但水泡水平仪测量被测平面相对于水平位置的倾斜度时需要肉眼识别，其测量精度和准确度对于一些精密器件来说，仍存在一定的误差，不能满足器件的制作要求。

因此，如何提供一种新型的水平测量仪，使其测量精准、测流量角度精确、降低测量误差、提高测量精度的稳定性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种光电式液体水平传感器，以解决现有技术中由于水泡水平仪测量采用肉眼识别而导致的测量角度存在误差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种光电式液体水平传感器，包括壳体底座、发射信号结构、光阑、光学水平仪和接收信号结构，所述壳体底座的内部下边缘设有所述发射信号结构，所述壳体底座的内部上边缘设有所述接收信号结构，所述壳体底座的内部还设有所述光阑和光学水平仪，且所述发射信号结构、光阑、光学水平仪和接收信号结构的中心线与所述壳体底座的中心线重合，所述光阑为中央带开孔的挡板，所述光学水平仪为带有气泡的玻璃管，所述光阑和光学水平仪设于所述发射信号结构与所述接收信号结构之间，且所述光阑设于所述光学水平仪的下端。

进一步地，所述发射信号结构包括发射信号板和红外发光管，所述红外发光管位于所述发射信号板的中央。

进一步地，所述接收信号结构包括接收信号板和红外接收管，所述红外接收管设有两个，两个所述红外接收管位于所述接收信号板的两端，且两个所述红外接收管以所述接收信号板的中心线对称设置。

进一步地，所述光阑的开孔端点和所述红外发光管的中点的连接线与水平面形成的角度为10-50度。

进一步地，还包括凹槽，所述壳体底座的内部开设有所述凹槽，所述凹槽为不规则形状，所述发射信号结构沿水平方向上嵌设于所述凹槽内，所述接收信号结构沿水平方向上嵌设于所述凹槽内，所述光学水平仪沿水平方向焊接于所述凹槽内，所述光阑嵌设于所述光学水平仪的下端凹槽内。

进一步地，还包括引线孔和引线通道，所述壳体底座的侧边开设有所述引线孔，所述发射信号结构上的导线沿所述引线通道从所述引线孔伸出，所述接收信号结构上的导线从所述引线孔伸出。

进一步地，还包括盖板，所述盖板盖合在所述壳体底座上。

进一步地，还包括螺栓和螺孔，所述壳体底座上设有所述螺孔，所述盖板上对应设有所述螺栓，所述盖板通过所述螺栓和螺孔螺接在所述壳体底座上。

进一步地，所述光学水平仪的内壁为弧形形状。

本实用新型具有如下优点：

本申请在光学水平仪的上下两端分别设于发射信号结构和接收信号结构，且在光学水平仪与发射信号结构之间设有光阑。发射信号结构的发光光源首先穿过光阑的开孔，从光阑的开孔内穿过光学水平仪，照射到接收信号结构的两端光敏面上。根据接收信号结构的两端输出电压变化的方向和大小，就可以计算出光电传感器的倾斜方向和大小，电子计算提高了测量的准确度。本实用新型通过在发射信号结构和光学水平仪之间设置光阑，使发射信号结构的光源只能从光阑的开孔内穿出，限制光源的光线角度，使得发射信号结构发出的红外光正好照射到接收信号结构的两端光敏面上。避免其它角度的光线在传感器内部表面产生反射，消除了光电传感器内部表面反射导致的干扰光对输出电压的影响，提高了光电传感器的精度稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，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引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本实用新型的剖视图；

图2为光阑的结构示意图；

图3为壳体底座和盖板的结构示意图；

图中：

1壳体底座；2发射信号结构；201发射信号板；202红外发光管；3光阑；4光学水平仪；5接收信号结构；501接收信号板；502红外接收管；6凹槽；7引线孔；8引线通道；9盖板；10螺栓；11螺孔。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。

为了解决现有技术中存在的相关技术问题，本申请实施例提供了一种光电式液体水平传感器，旨在解决现有水平测量仪测量不精准等问题，实现提高测量精度的效果，如图1所示的，具体包括壳体底座1、发射信号结构2、光阑3、光学水平仪4和接收信号结构5。且发射信号结构2、光阑3、光学水平仪4和接收信号结构5的中心线与壳体底座1的中心线重合。壳体底座1的内部开设有凹槽6，凹槽6为不规则形状，发射信号结构2沿水平方向上嵌设于凹槽6内，接收信号结构5沿水平方向上嵌设于凹槽6内。发射信号结构2包括发射信号板201和红外发光管202，红外发光管202位于发射信号板201的中央，当发射信号板201通电时，其上的红外发光管202发出红外光。接收信号结构5包括接收信号板501和红外接收管502，红外接收管502设有两个，两个红外接收管502位于接收信号板501的两端，且两个红外接收管502以接收信号板501的中心线对称设置，红外接收管502用来接收红外发光管202发出的红外光。

光学水平仪4沿水平方向焊接于凹槽6内，光学水平仪4设于发射信号结构2与接收信号结构5之间。光学水平仪4为带有气泡的玻璃管，且光学水平仪4的内壁为弧形形状。光学水平仪4用来测量被测量水平面的倾斜角度，当测量水平面处于水平状态时，光学水平仪4内的气泡位于中央；当测量水平面倾斜时，光学水平仪4内的气泡也随之倾斜。

充满液体的光学水平仪4等效于一个双凸透镜，当红外光通过时，会在这个透镜的焦点距离以内产生汇聚作用，在接收信号板501上形成局部强光区域；而当这个光学水平仪4内没有充满液体，存在气泡时，由于液体表面张力会形成弧形凹面，等效于一个凹透镜，当产生的红外光通过时，会产生发散作用，在接收信号板501上形成局部弱光区域。

通过合理安置接收信号板501上红外接收管502的位置，使得左右红外接收管502的光学中心恰好处于上述强光区域和弱光区域的中间位置。当这个光学传感器处于水平位置时，光学水平仪4的气泡处于居中位置时，信号接收板上左右两个红外接收管502上接收到的红外光强度相同，对应产生相同的光电流，经过运放电路转换后，输出居中的电压信号；而当这个光学传感器倾斜时，光学水平仪4的气泡位置发生偏移，进而导致强光区域和弱光区域响应的发生移动。信号接收板上左右两个红外接收管502上接收到的光强发生变化，导致响应先光电流也发生变化。经过运放电路转换以后，输出与光电流变化量对应的电压变化，这个电压变化的方向和大小，与光电传感器的倾斜方向和倾斜量相关。通过测量运放输出电压变化的方向和大小，就可以计算出光电传感器的倾斜方向和大小。

由于红外发光管202发出的红外光角度范围很大，除了正常通过光学水平仪4直接照射到红外接收管502光敏面的光线，其它角度的光线在传感器内部表面产生反射，也会有部分光照射到红外接收管502的光敏面上。由于这部分光的强度变化和光学水准泡气泡移动导致的光强变化无关，不能反映光学水准泡气泡的移动变化，会对正常输出电压变化量产生干扰，进而导致传感器精度降低。为了避免出现干扰，本实用新型在光学水平仪4的下端凹槽6内嵌设有光阑3，如图2所示的，光阑3为中央带开孔的挡板。光阑3用来限制红外光的光线角度，使得红外发光管202发出的红外光只能在光阑3的开孔内穿出通过光学水平仪4，照射到红外接收管502的光敏面上。避免其它角度的光线在传感器内部表面产生反射，消除了光电传感器内部表面反射导致的干扰光对输出电压的影响，提高了光电传感器的精度稳定性。

如图1所示的，设置光阑3的开孔端点和红外发光管202的中点的连接线与水平面形成的角度为10-50度，即设置光阑3的开孔大小，使红外光既能透过开孔穿过光学水平仪4，又能限制红外光的发散角度，避免其他角度的红外光线干扰输出电压。

如图3所示的，壳体底座1上设有螺孔11，盖板9上对应设有螺栓10，盖板9通过螺栓10和螺孔11螺接在壳体底座1上。通过拧开螺栓10，使盖板9从壳体底座1上取下来，便于检查壳体底座1内发射信号结构2、光阑3、光学水平仪4和接收信号结构5。

发射信号板201和接收信号板501上均连接有电导线，壳体底座1的侧边开设有引线孔7，发射信号板201上的导线沿引线通道8从引线孔7伸出，接收信号板501上的导线从引线孔7伸出。通过发射信号板201上的电导线为红外发光管202供电，使红外发光管202发出红外光；通过接收信号板501上的电导线使两个红外接收管502内的电流分别传导出去，从而通过测量运放输出电压变化的方向和大小，计算出光电传感器的倾斜方向和大小。

本实用新型实施例的使用过程如下：

将水平传感器的底端置于被测量水平面上，为发射信号板201供电，发射信号板201上的红外发光管202发出的红外光通过光学水平仪4以后，照射到接收信号板501上左右对称安装的两个红外接收管502上，左右两个外接收管受到红外光照射后产生与照射光强度对应的光电流，运放电路计算出两个外接收管对应光电流的差值后，将光电流的差值转换成电压输出，测量运放输出电压变化的方向和大小，从而计算出光电传感器的倾斜方向和大小。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种光电式液体水平传感器，其特征在于，包括壳体底座(1)、发射信号结构(2)、光阑(3)、光学水平仪(4)和接收信号结构(5)，所述壳体底座(1)的内部下边缘设有所述发射信号结构(2)，所述壳体底座(1)的内部上边缘设有所述接收信号结构(5)，所述壳体底座(1)的内部还设有所述光阑(3)和光学水平仪(4)，且所述发射信号结构(2)、光阑(3)、光学水平仪(4)和接收信号结构(5)的中心线与所述壳体底座(1)的中心线重合，所述光阑(3)为中央带开孔的挡板，所述光学水平仪(4)为带有气泡的玻璃管，所述光阑(3)和光学水平仪(4)设于所述发射信号结构(2)与所述接收信号结构(5)之间，且所述光阑(3)设于所述光学水平仪(4)的下端。

2.如权利要求1所述的光电式液体水平传感器，其特征在于，所述发射信号结构(2)包括发射信号板(201)和红外发光管(202)，所述红外发光管(202)位于所述发射信号板(201)的中央。

3.如权利要求1所述的光电式液体水平传感器，其特征在于，所述接收信号结构(5)包括接收信号板(501)和红外接收管(502)，所述红外接收管(502)设有两个，两个所述红外接收管(502)位于所述接收信号板(501)的两端，且两个所述红外接收管(502)以所述接收信号板(501)的中心线对称设置。

4.如权利要求2所述的光电式液体水平传感器，其特征在于，所述光阑(3)的开孔端点和所述红外发光管(202)的中点的连接线与水平面形成的角度为10-50度。

5.如权利要求1所述的光电式液体水平传感器，其特征在于，还包括凹槽(6)，所述壳体底座(1)的内部开设有所述凹槽(6)，所述凹槽(6)为不规则形状，所述发射信号结构(2)沿水平方向上嵌设于所述凹槽(6)内，所述接收信号结构(5)沿水平方向上嵌设于所述凹槽(6)内，所述光学水平仪(4)沿水平方向焊接于所述凹槽(6)内，所述光阑(3)嵌设于所述光学水平仪(4)的下端凹槽(6)内。

6.如权利要求1所述的光电式液体水平传感器，其特征在于，还包括引线孔(7)和引线通道(8)，所述壳体底座(1)的侧边开设有所述引线孔(7)，所述发射信号结构(2)上的导线沿所述引线通道(8)从所述引线孔(7)伸出，所述接收信号结构(5)上的导线从所述引线孔(7)伸出。

7.如权利要求1所述的光电式液体水平传感器，其特征在于，还包括盖板(9)，所述盖板(9)盖合在所述壳体底座(1)上。

8.如权利要求7所述的光电式液体水平传感器，其特征在于，还包括螺栓(10)和螺孔(11)，所述壳体底座(1)上设有所述螺孔(11)，所述盖板(9)上对应设有所述螺栓(10)，所述盖板(9)通过所述螺栓(10)和螺孔(11)螺接在所述壳体底座(1)上。

9.如权利要求1所述的光电式液体水平传感器，其特征在于，所述光学水平仪(4)的内壁为弧形形状。

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