CN2349558Y - 透明储液罐液位及高度检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种透明储液罐液位及高度检测仪,包括由调制光电路、发射光源连接构成的光波发射装置和相应波长的由光接收器、光接收信号处理电路连接构成的光检测装置。发射光源与光接收器设置在同一个由隔离铝座、外罩、透明底板等组成的检测器座中,检测器座设置在液位检测头上,液位检测头粘贴在透明储液罐上。不接触液体、对容器形状无特殊要求,可应用于医疗仪器等多种场合,且结构简单,整机体积小。

Description

透明储液罐液位及高度检测仪

本实用新型涉及一种液位的检测装置，更确切地说是涉及一种透明储液罐液位及高度的检测仪。

液位及其高度检测一直是工业上、医学上以及实验室中广泛应用的测量仪器，现有的液位检测装置有多种类型，其中有的需直接接触液体，有的则适用于特殊类型的容器。置于容器中与液位直接接触的检测装置，是通过检测自身电容的变化实现液位及其高度检测的。适用于特殊类型容器的检测装置则是将储液罐的某个部位制作成一定的形状，利用超声波或光的透过性进行液位检测。

将检测装置直接放置在容器内的液体中进行液位及高度的测量，在很多情况下是不适用的，如检测血液的液位，而可以使用特定容器的场合也并不很多，尤其对容器形状提出要求往往是不可行的。

本实用新型的目的是设计一种透明储液罐液位及高度检测仪，可检测具有一定厚度的透明容器中的液体液位及液位高度，而不必接触液体，且对容器形状也没有特殊要求。

本实用新型的目的是这样实现的：透明储液罐液位及高度检测仪，包括光波发射装置和相应波长的光检测装置，其特征在于：所述的光波发射装置由调制光电路和发射光源连接构成；所述相应波长的光检测装置由光接收器和光接收信号处理电路连接构成；所述的发射光源与所述的光接收器设置在同一个检测器座中，发射光源与光接收器的光轴处于一个平面上，且两个光轴相交于透明储液罐内壁的反射点处。

所述的调制光电路由第一振荡器、第二振荡器和发射光源驱动器顺序连接构成；所述的光接收信号处理电路由放大器、滤波器、电子开关电路和整流电路顺序连接构成；所述第一振荡器的输出端连接所述电子开关电路的控制端。

所述的检测器座包括有隔离所述发射光源与所述光接收器的铝座、包覆所述发射光源、光接收器及隔离铝座的外罩和透明底板，铝座中开设有两个夹角小于180°的斜直孔，所述的发射光源及光接收器分别设置在两个斜直孔中，两个斜直孔出口对着透明底板。

所述的检测器座设置在液位检测头上，液位检测头包括导向钉、导向轴、弹簧、定位盘和双导轨轴；所述检测器座的外罩及铝座上横向开设有导向孔，所述导向钉上开设有可贯通的横向导向孔和纵向导轨孔，所述导向轴两端分别开设有导轨孔，弹簧套置在导向轴上，导向轴穿过检测器座外罩及铝座上的导向孔，导向轴两端插置在两导向钉的横向导向孔中，双导轨轴分别插置在两导向钉的纵向导轨孔中并分别穿过导向轴两端的导轨孔；所述的定位盘枢接定位在双导轨上，定位盘一面设置有粘胶层。

所述铝座中开设的两个斜直孔的夹角为60°至120°。

所述的发射光源是线光源，所述的光接收器是线状光接收器。

还包括有透镜，分别设置在发射光源与光接收器的光路前方。

所述的检测器座有一个以上，呈垂直状或呈斜线状或呈折线状分布在透明容器壁上。

申请人注意到，当一束平行或近乎平行或成一定角度散射的光，以一定角度射向透明容器的器壁时，在容器内壁与液体界面或容器内壁与空气界面处发生反射，反射光经过容器的透明器壁以一定角度射出，此时可将光检测器放置在光反射面上的检测点处(也可以是更广的范围)，对这束反射光进行检测，由于反射光的强弱与容器内是否有液体具有一定的关系，故可以据此判断液位的有无；而如果以一个线状的发光源沿铅直方向放置在容器侧，同时以另一个线状的检测器对其反射光强进行检测，液位越高则反射光中经容器内壁与空气界面反射的光所占的比例也越小，全部光路面积上反射光的总强度也越小，这意味着反射光的强弱与液位呈单调关系，这样就可根据光强的大小对液位的高度进行判断，除了用于检测液位的有无，还可用于检测液位的高度(实施时，显然也可由多个判断液体有无的检测装置构成一个对液位进行准连续的高度测量仪〕。

本实用新型的透明储液罐液位及高度检测仪克服了现有液位检测技术的缺点及不足，对容器的要求比较低，对容器形状无特殊要求，只要具有一定厚度、表面平整、透光率较好就可使用；与液体非接触，不用将检测器置入容器中，只需将与检测器座处在同一双导轨轴上的定位盘粘贴在透明容器壁上就可固定检测器座，从而使本液位及高度检测仪可应用于许多场合，如应用于某些医疗仪器上，不会对被检测液体的卫生条件、化学性质及生物特性产生任何影响；检测仪结构简单，整机体积小，且检测有效性及可靠性高。

下面结合实施例及附图进一步说明本实用新型的技术

图1是透明储液罐液位及高度检测仪检测原理示意图之一

图2是透明储液罐液位及高度检测仪检测原理示意图之二

图3是透明储液罐液位及高度检测仪检测原理示意图之三

图4是透明储液罐液位及高度检测仪电原理框图

图5是图4所示电原理框图的实施电路图

图6是检测器座的纵向剖视结构示意图

图7是液位检测头的横向剖视结构示意图

图8是一个以上的检测器座呈垂直状分布在透明容器壁上的示意图

图9是一个以上的检测器座呈斜线状分布在透明容器壁上的示意图

图10是一个以上的检测器座呈折线状分布在透明容器壁上的示意图

参见图1、图2，图中11、21为入射光，12、22为透明容器壁，13、23为液位，14、24为反射光。一束以一定角度入射的光11、21，它可以是平行光，也可以是呈某一发射角度的散射光，令其穿过透明容器的器壁12、22，先经空气与透明容器界面折射，折射光在容器内壁与容器内介质(液体或空气)界面发生反射，反射光再穿过透明容器壁经透明容器壁与空气的界面折射而出。由于反射率与容器内介质的折射率有关，所以反射光14、24的强弱将带有该介质内容物的信息。通常液体与气体的折射率是不一样的，所以据此可以通过一般的光检测手段实现液位及其高度的检测。

参见图3，图中明确示出利用线光源及线状光检测器检测容器内液位高度的原理。图中31是来自线光源的入射光，34是线状反射光，可由线状光敏检测器接收，32是容器，33是液位，321是容器内壁，322是容器外壁，323是反射面，324是入射光折射面，325是反射光出射面。当液面最低时，反射光最强；当液面最高时，反射光最弱；当液面位于中间部位时，反射光处于两者之间。

参见图4，透明储液罐液位及高度检测仪的电路部分包括光波发射装置41和相应波长的光检测装置42，其中光波发射装置由调制光电路411和发射光源412连接构成，相应波长的光检测装置42由光接收器421和光接收信号处理电路422连接构成。其中，光接收信号处理电路422又由放大器4221、滤波器4222、电子开关4223和整流电路4224顺序连接构成。图中43、44是分别置于发射光源412及光接收器421光路前的透镜，可以减小环境光对检测的干扰。45是透明储液罐。

参见图5，与非门IC1及其外围元件连接构成第一振荡器，振荡频率较低，与非门IC3及其外围元件连接构成第二振荡器，振荡频率较高，两振荡器顺序连接构成调制光电路411，晶体管BG1是发射光源驱动器。光电耦合器G示意出发射光源412和光接收器421。线性集成电路IC5、IC7及其外围元件连接分别构成第一、第二级放大器4221。电阻R1、电容C1等元件连接构成滤波器4222。IC6是电子开关，第一振荡器中IC2的输出端连接电子开关IC6的控制端。二极管D1，电容C2等元件连接构成整流电路，输出反映液位信号的直流电，可供相关的电路作进一步的处理。图中线性放大器IC8、晶体管BG2和扬声器Y连接构成报警电路。

本实用新型采用光调制电路可以减小环境的干扰，确保检测的成功率。光调制的方法可以有多种，图5电路只是取其一种给出。其它还可采用锁相环电路等来减小环境光的干扰。

参见图6，图中示出检测器座6的纵向剖视结构，检测器座6包括有发射光源61，光接收器62，不透明的外罩63，隔离发射光源61与光接收器62的铝座65，透明底板66，和充填在外罩63、透明底板66与铝座65间的填充物64。铝座65中开设有两个夹角小于180°的斜直孔，供设置发射光源61及光接收器62，两个斜直孔出口对着透明底板66。外罩63上开设有供导线67通过的孔，外罩63及铝座65上横向开设有导向孔68，有导向轴71穿置在该导向孔68中。

为避免发射光其它方向上的散射光及经容器外壁反射带来的干扰，而将发射光源61及光接收器62置于一个检测器座6中，从而达到减小发射光源在其它方向上的散射光，及经容器外壁的反射光的干扰，又为了避免环境光的干扰，又在座上加了外罩63，以挡住环境光。铝座65中所开设的两个斜直孔的夹角小于180°，以60°至120°为最佳。原则上发射光的入射角度只要大于20°即可，因为最佳的实现有赖于液体的性质和透明容器的光学参数，通常入射光选择在30至60度。

实施时，为了提高信噪比，应尽量减小发射光源所发射的光线在容器外壁上的反射光进入光接收器中，同时使经容器内壁与容器内介质界面反射的光尽量多地进入光接收器中，检测器座6所设置的铝座及外罩就起到了这种隔离作用，且结构简单、经济实用。

参见图7，检测器座6设置在液位检测头7上，液位检测头7包括两导向钉72、导向轴71、弹簧73、定位盘74和双导轨轴75。导向钉72上开设有可贯通的横向导向孔721和纵向导轨孔722，导向轴71两端开设有导轨孔711，弹簧73套置在导向轴71上，导向轴71穿过检测器座外罩63及铝座65上的导向孔68，导向轴71两端插置在两导向钉72的横向导向孔721中，双导轨轴75分别插置在两导向钉72的纵向导轨孔722中并分别穿过导向轴71两端的导轨孔711，而将检测器座6定位在双导轨轴75上，且检测器座6可在导向轴71上翻转和沿双导轨轴75滑移。定位盘74枢接在双导轨75上，定位盘74的一面贴设有粘胶层741，用于将整个液位检测头7固定贴设在储液罐的器壁上。

定位盘74另一面的中心位置处一体成型有环形墙742，有定位轴743穿过环形墙742，定位轴743两端开设有导轨孔7431，双导轨轴75分别穿过两导轨孔7431而将定位盘74枢接定位在双导轨轴75上并可沿双导轨轴75滑移，双向扭簧744套置在定位轴743上，双向扭簧744两端与环形墙742相抵，使定位盘74弹性定位在双导轨轴75上，便于定位盘74与储液罐间的贴设固定。

参见图8至图10，将检测器座6多点置放在容器器壁8、9、10上，分别如图中所示的呈垂直状或呈斜线状或呈折线状，就可应用于准连续的液位及高度检测。

由于光波与声波有着共同的波动性质，因此，也可从本实用新型的检测方案很自然地派生出声检测方案，如超声检测液位。其它还有电磁波、可见光及机械波检测等。

Claims (8)

1．一种透明储液罐液位及高度检测仪，包括光波发射装置和相应波长的光检测装置，其特征在于：所述的光波发射装置由调制光电路和发射光源连接构成；所述相应波长的光检测装置由光接收器和光接收信号处理电路连接构成；所述的发射光源与所述的光接收器设置在同一个检测器座中，发射光源与光接收器的光轴处于一个平面上，且两个光轴相交于透明储液罐内壁的反射点处。

2．根据权利要求1所述的透明储液罐液位及高度检测仪，其特征在于：所述的调制光电路由第一振荡器、第二振荡器和发射光源驱动器顺序连接构成；所述的光接收信号处理电路由放大器、滤波器、电子开关电路和整流电路顺序连接构成；所述第一振荡器的输出端连接所述电子开关电路的控制端。

3．根据权利要求1所述的透明储液罐液位及高度检测仪，其特征在于：所述的检测器座包括有隔离所述发射光源与所述光接收器的铝座、包覆所述发射光源、光接收器及隔离铝座的外罩和透明底板，铝座中开设有两个夹角小于180°的斜直孔，所述的发射光源及光接收器分别设置在两个斜直孔中，两个斜直孔出口对着透明底板。

4．根据权利要求1或3所述的透明储液罐液位及高度检测仪，其特征在于：所述的检测器座设置在液位检测头上，液位检测头包括导向钉、导向轴、弹簧、定位盘和双导轨轴；所述检测器座的外罩及铝座上横向开设有导向孔，所述导向钉上开设有可贯通的横向导向孔和纵向导轨孔，所述导向轴两端分别开设有导轨孔，弹簧套置在导向轴上，导向轴穿过检测器座外罩及铝座上的导向孔，导向轴两端插置在两导向钉的横向导向孔中，双导轨轴分别插置在两导向钉的纵向导轨孔中并分别穿过导向轴两端的导轨孔；所述的定位盘枢接定位在双导轨上，定位盘一面设置有粘胶层。

5．根据权利要求3所述的透明储液罐液位及高度检测仪，其特征在于：所述铝座中开设的两个斜直孔的夹角为60°至120°。

6．根据权利要求1所述的透明储液罐液位及高度检测仪，其特征在于：所述的发射光源是线光源，所述的光接收器是线状光接收器。

7．根据权利要求1所述的透明储液罐液位及高度检测仪，其特征在于：还包括有透镜，分别设置在发射光源与光接收器的光路前方。

8．根据权利要求1所述的透明储液罐液位及高度检测仪，其特征在于：所述的检测器座有一个以上，呈垂直状或呈斜线状或呈折线状分布在透明容器壁上。

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