CN2237229Y - 浸入式光电液面传感器 - Google Patents
浸入式光电液面传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN2237229Y CN2237229Y CN94224001.4U CN94224001U CN2237229Y CN 2237229 Y CN2237229 Y CN 2237229Y CN 94224001 U CN94224001 U CN 94224001U CN 2237229 Y CN2237229 Y CN 2237229Y
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- liquid
- tube
- photoelectric
- glass tube
- led
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000007654 immersion Methods 0.000 title claims description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title abstract description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 claims description 11
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 3
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000012804 iterative process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002558 medical inspection Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/284—Electromagnetic waves
- G01F23/292—Light, e.g. infrared or ultraviolet
- G01F23/2921—Light, e.g. infrared or ultraviolet for discrete levels
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
一种可以检测浸入液体的玻璃管(或其它透明管)中液面位置的光电液面传感器,该传感器的发光管LED发射方向与光电管的接收方向互成一角度且LED固定在偏离玻璃管中心线的适当位置上。其最佳设计加工参数可利用本人建立的数学模型和计算机求解程序从理论上给出。
Description
本实用新型同在工农业生产和医疗检验中经常用到的光电液面传感器有关,该传感器可以检测浸入在液体内的玻璃管(或其他透明管)中液面的位置,可用于医学上检测处于恒温水浴中的血液粘度计内血液液面的位置。这就大大拓宽了光电液面传感器的适用范围。
现有的一种光电液面传感器的构造和检测原理是这样的:在竖直放置的玻璃管管壁外设置一个发光二极管LED,使其发出的光线横穿玻璃管,该光线被设置在玻璃管另一侧的光电管接收使其导通,当玻璃管内液面位置上升到能使光线穿过时,由于管内折射率的变化而使光线偏离光电管,光电管截止。通过光电管导通和截止的变化达到液面检测的目的。但是,该传感器只能检测置于空气中的液体液面的位置。如果玻璃管浸入在某种液体中,由于该液体的折射,即使玻璃管内无液体,LED发出的光线也不能沿直线方向,这样导致玻璃管另一侧的光电管位置和接收方向难以确定。
本实用新型从根本上解决了这一难题。其构造和检测原理与上述传感器基本相同,只是光电管位置和接收方向是利用本人建立的最优化数学模型并利用计算机求解,代入浸入在其中的液体折射率而得出的。
本实用新型对传统的光电液面传感器进行了改进,传统的光电液面传感器是这样设计的:被检测液体在一玻璃管中,玻璃管置于空气中,先将LED和光电管固定在一支架上。支架可以根据设计要求选用适当材料铸造或机械加工而成,其大小和形状可随使用环境而定。然后再把支架套在玻璃管上,并在支架上LED和光电管前各开一小孔,使两孔位于偏离玻璃管截面中心轴线一定距离的一条直线上。这样当玻璃管内无液体时,LED发出的光线直线传播,通过小孔和玻璃管照射到光电管上,使光电管导通;当玻璃管内有液体时,LED发出的光线通过液体产生折射而偏离光电管,使其截止。通过检测光电管导通和截止的变化,就可知道玻璃管内液面是否通过。
本实用新型与上述传统的光电液面传感器的区别在于:如果将玻璃管浸入某种液体中,由于这种物体本身有折射,既使玻璃管中无液体存在,LED发出的光线也不会直线传播。要使光线照射到光电管上,在设计支架,固定LED和光电管时就应考虑到:1.使LED发射方向与光电管的接收方向互成一角度γ,2.在玻璃管内有液体时,要使LED发射的光线偏离光电管最远(这样可最大程度地减少光电管所受的干扰),这就必须将LDD固定在偏离玻璃管中心线的恰当位置。设此时LED与玻璃管中心线的距离为d(如图1所示)。求得γ和d,即得出LED、玻璃管和光电管之间的相对位置关系,也就可以制作出固定这三者的支架,完成本实用新型。
γ和d可以利用本人建立的数学模型和计算机求解程序计算出来。如图2所示,令x=x0-x2,写出x与a1的函数关系,求x取最大值时所对应的α1值的方法是:先根据x~a1的函数关系,利用计算机程序绘出曲线,观察是否有极大值?
如果有,是否该极大值即为最大值?若是,采用牛顿迭代法求出此极大值点。
1.x~a1~t的函数关系
首先令:a=n1;b=n1/n2;t=Sinα1.于是有:
Sinα0=at; Sinα2=bt………………………(1)根据图2并利用(1)式,可给出:
x0=RSin(2α0-α1)=R[2Sinα0·Cosα0·Cosα1-(1-2Sin2α0)·Sinα1]
x2=RSin(2α2-α1)=R[2Sinα2·Cosα2·Cosα1-(1-2Sin2α2)·Sinα1] 令:
则:x(t,a,b)=x0-x2=R[r(t,a)-r(t,b)]…………(2)
2.在t取值的有效区间内求x取极大值的点
由于:n1≥1,n2≥1,根据a、b、t的定义及(3)式可知:0≤t≤1/a,因此下面的问题是在t从0到1/a区间内,求x取最大值的点。下面讨论在该区间求x取极值的点的算法。由(2)式:令:
并化简得:
f(s,a,b)=y(s,a,b)-y(s,b,a)=0………………(3)其中:s=t2;
(3)式是超越方程,我们利用计算机采用牛顿迭代法求其近似解,由于:0≤t≤1/a,故:0≤s=t2≤1/a2,于是迭代过程如下: 直至f(s1,a,b)<ε时,s1即为(3)式的近似解。其中:
ε为允许误差;
=y′(s,a,b)-y′(s,b,a);
3.计算机求解程序设计
利用计算机,采用TRUE-BASIC语言,为前面介绍的算法编制了求解程序。该程序可根据输入的折射率n1、n2值,算出对应的传感器加工参数d及γ。首先根据n1、n2值绘出t~x(t,a,b)曲线,从曲线可以看出x是否有极大值,如果有则利用牛顿迭代法求解x的极大值点t的值,进而算出最佳加工参数d、γ的值。
下表给出了利用计算机算出的几种n1、n2对应的d、γ值:
n1 | n2 | d/R | γ |
水:1.33 | 水:1.33 | 0.622 | 145.3° |
水:1.33 | 酒精:1.36 | 0.628 | 144.5° |
水:1.33 | 甘油:1.47 | 0.647 | 141.9° |
玻璃:1.52 | 水:1.33 | 0.502 | 140.8° |
以上介绍的方法,对于管径较小的管内液面的检测十分必要,优化的d、γ值的精确计算,可使设计出的光电传感器的抗干扰能力增强;LED及光电管前的小孔允许开得大些,这又提高了灵敏度。此算法已通过实验验证,并获得了令人满意的结果。
附图说明
图1是浸入式光电液面传感器的结构横截面图,其中(1)为发光管LED;(2)为光电管;(3)为小孔;(4)为支架;(5)为玻璃管。
图2是浸入式光电液面传感器横截面光路图,图中标示出计算时所需各量的代表字母,其中A点为发光管LED前小孔的位置;B点为光电管前小孔的位置。管外的液体折射率为n1,当管内为空气(折射率n1=1)时,光线沿ABB′方向传播,光电管BB′接收到光线而导通,当管内为被测液面的液体时(折射率n2)时,光线沿ACC′方向传播,光电管BB′接收不到光线而截止。
Claims (2)
1.一种浸入式光电液面传感器,由发光管LED和光电管组成,其特征在于:该光电液面传感器可以检测浸入在液体内的玻璃管中液体的液面位置,其发光管LED和光电管位于玻璃管的两侧,发光管LED发射方向与光电管的接收方向互成一定角度且固定在偏离玻璃管中心线的适当位置上,其最佳加工参数可从数学模型和计算机求解程序在理论上给出。
2.一种如权利要求1所述的传感器,其特征在于:所说的发光管LED、光电管和被检测液体容器可以固定在同一个支架上,使用时可一起浸入在液体中。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN94224001.4U CN2237229Y (zh) | 1994-07-02 | 1994-07-02 | 浸入式光电液面传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN94224001.4U CN2237229Y (zh) | 1994-07-02 | 1994-07-02 | 浸入式光电液面传感器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN2237229Y true CN2237229Y (zh) | 1996-10-09 |
Family
ID=33837537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN94224001.4U Expired - Fee Related CN2237229Y (zh) | 1994-07-02 | 1994-07-02 | 浸入式光电液面传感器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN2237229Y (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998054552A1 (fr) * | 1997-05-31 | 1998-12-03 | Zhanghong Li | Indicateur du niveau de l'eau par infrarouge induisant le changement de la couleur |
CN105092308A (zh) * | 2015-08-18 | 2015-11-25 | 北京雪迪龙科技股份有限公司 | 一种定量取样装置 |
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 |
CN107238420A (zh) * | 2016-03-28 | 2017-10-10 | 大日科技股份有限公司 | 光电对角式物料检测装置 |
-
1994
- 1994-07-02 CN CN94224001.4U patent/CN2237229Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998054552A1 (fr) * | 1997-05-31 | 1998-12-03 | Zhanghong Li | Indicateur du niveau de l'eau par infrarouge induisant le changement de la couleur |
CN105092308A (zh) * | 2015-08-18 | 2015-11-25 | 北京雪迪龙科技股份有限公司 | 一种定量取样装置 |
CN105092308B (zh) * | 2015-08-18 | 2018-08-14 | 北京雪迪龙科技股份有限公司 | 一种定量取样装置 |
CN107238420A (zh) * | 2016-03-28 | 2017-10-10 | 大日科技股份有限公司 | 光电对角式物料检测装置 |
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN2237229Y (zh) | 浸入式光电液面传感器 | |
CN104034275A (zh) | 基于全站仪的地铁隧道变形自动监测方法及装置 | |
CN113848252B (zh) | 一种基于超声导波和卷积神经网络的腐蚀成像方法 | |
CN105510293B (zh) | 一种用于检测混凝土内氯离子浓度的荧光型光纤传感器 | |
CN110196145A (zh) | 一种用于验证管束流致振动原理的试验装置及其使用方法 | |
JPS61120950A (ja) | 配管内部検査方法 | |
CN104864851A (zh) | 一种基于矩形周长和面积加权约束的单目视觉位姿测量方法 | |
CN107504915A (zh) | 一种埋地管道变形程度检测方法及埋地管道变形程度评价方法 | |
CN102636654A (zh) | 检测人血清中补体Clq浓度的试剂盒及其方法 | |
Zhang | Optical guidelines and signal quality for LDA applications in circular pipes | |
CN107907491A (zh) | 一种光纤传感器及其检测平台和方法 | |
CN207717191U (zh) | 一种用于水质在线监测设备的试剂定量装置 | |
CN107941723A (zh) | 一种cod的双光源测量装置及方法 | |
CN1544966A (zh) | 基于微弯传输波导的马赫-曾德干涉型传感装置 | |
Park et al. | Laser photochromic velocimetry estimation of the vorticity and pressure field–two-dimensional flow in a curved vessel | |
CN106370624A (zh) | 一种测量液体折射率的实验方法及装置 | |
CN2765180Y (zh) | 一种直接测量原油折射率的装置 | |
CN101907498B (zh) | 一种湿球温度的测量方法 | |
CN207717612U (zh) | 一种cod的双光源测量装置 | |
CN103486975B (zh) | 生物膜厚度光纤倏逝波传感器及其生物膜传感器系统 | |
CN207457062U (zh) | 血液净化系统用尿素含量监测装置 | |
CN104457918A (zh) | 一种回水流量检测偏差修正方法 | |
CN215822966U (zh) | 一种液位信号防干扰装置及污水处理系统 | |
CN115265928B (zh) | 用于液体泄漏定位的光纤结构和分布式液体泄漏定位系统 | |
CN114034355B (zh) | 一种液位传感器及液位传感系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |