專利名稱：透明儲液罐液位及高度檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種液位的檢測裝置，更確切地說是涉及一種透明儲液罐液位及高度的檢測儀。
液位及其高度檢測一直是工業(yè)上、醫(yī)學(xué)上以及實(shí)驗(yàn)室中廣泛應(yīng)用的測量儀器，現(xiàn)有的液位檢測裝置有多種類型，其中有的需直接接觸液體，有的則適用于特殊類型的容器。置于容器中與液位直接接觸的檢測裝置，是通過檢測自身電容的變化實(shí)現(xiàn)液位及其高度檢測的。適用于特殊類型容器的檢測裝置則是將儲液罐的某個部位制作成一定的形狀，利用超聲波或光的透過性進(jìn)行液位檢測。
將檢測裝置直接放置在容器內(nèi)的液體中進(jìn)行液位及高度的測量，在很多情況下是不適用的，如檢測血液的液位，而可以使用特定容器的場合也并不很多，尤其對容器形狀提出要求往往是不可行的。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種透明儲液罐液位及高度檢測儀，可檢測具有一定厚度的透明容器中的液體液位及液位高度，而不必接觸液體，且對容器形狀也沒有特殊要求。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的透明儲液罐液位及高度檢測儀，包括光波發(fā)射裝置和相應(yīng)波長的光檢測裝置，其特征在于所述的光波發(fā)射裝置由調(diào)制光電路和發(fā)射光源連接構(gòu)成；所述相應(yīng)波長的光檢測裝置由光接收器和光接收信號處理電路連接構(gòu)成；所述的發(fā)射光源與所述的光接收器設(shè)置在同一個檢測器座中，發(fā)射光源與光接收器的光軸處于一個平面上，且兩個光軸相交于透明儲液罐內(nèi)壁的反射點(diǎn)處。
所述的調(diào)制光電路由第一振蕩器、第二振蕩器和發(fā)射光源驅(qū)動器順序連接構(gòu)成；所述的光接收信號處理電路由放大器、濾波器、電子開關(guān)電路和整流電路順序連接構(gòu)成；所述第一振蕩器的輸出端連接所述電子開關(guān)電路的控制端。
所述的檢測器座包括有隔離所述發(fā)射光源與所述光接收器的鋁座、包覆所述發(fā)射光源、光接收器及隔離鋁座的外罩和透明底板，鋁座中開設(shè)有兩個夾角小于180°的斜直孔，所述的發(fā)射光源及光接收器分別設(shè)置在兩個斜直孔中，兩個斜直孔出口對著透明底板。
所述的檢測器座設(shè)置在液位檢測頭上，液位檢測頭包括導(dǎo)向釘、導(dǎo)向軸、彈簧、定位盤和雙導(dǎo)軌軸；所述檢測器座的外罩及鋁座上橫向開設(shè)有導(dǎo)向孔，所述導(dǎo)向釘上開設(shè)有可貫通的橫向?qū)蚩缀涂v向?qū)к壙?，所述?dǎo)向軸兩端分別開設(shè)有導(dǎo)軌孔，彈簧套置在導(dǎo)向軸上，導(dǎo)向軸穿過檢測器座外罩及鋁座上的導(dǎo)向孔，導(dǎo)向軸兩端插置在兩導(dǎo)向釘?shù)臋M向?qū)蚩字校p導(dǎo)軌軸分別插置在兩導(dǎo)向釘?shù)目v向?qū)к壙字胁⒎謩e穿過導(dǎo)向軸兩端的導(dǎo)軌孔；所述的定位盤樞接定位在雙導(dǎo)軌上，定位盤一面設(shè)置有粘膠層。
所述鋁座中開設(shè)的兩個斜直孔的夾角為60°至120°。
所述的發(fā)射光源是線光源，所述的光接收器是線狀光接收器。
還包括有透鏡，分別設(shè)置在發(fā)射光源與光接收器的光路前方。
所述的檢測器座有一個以上，呈垂直狀或呈斜線狀或呈折線狀分布在透明容器壁上。
申請人注意到，當(dāng)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時，在容器內(nèi)壁與液體界面或容器內(nèi)壁與空氣界面處發(fā)生反射，反射光經(jīng)過容器的透明器壁以一定角度射出，此時可將光檢測器放置在光反射面上的檢測點(diǎn)處(也可以是更廣的范圍)，對這束反射光進(jìn)行檢測，由于反射光的強(qiáng)弱與容器內(nèi)是否有液體具有一定的關(guān)系，故可以據(jù)此判斷液位的有無；而如果以一個線狀的發(fā)光源沿鉛直方向放置在容器側(cè)，同時以另一個線狀的檢測器對其反射光強(qiáng)進(jìn)行檢測，液位越高則反射光中經(jīng)容器內(nèi)壁與空氣界面反射的光所占的比例也越小，全部光路面積上反射光的總強(qiáng)度也越小，這意味著反射光的強(qiáng)弱與液位呈單調(diào)關(guān)系，這樣就可根據(jù)光強(qiáng)的大小對液位的高度進(jìn)行判斷，除了用于檢測液位的有無，還可用于檢測液位的高度(實(shí)施時，顯然也可由多個判斷液體有無的檢測裝置構(gòu)成一個對液位進(jìn)行準(zhǔn)連續(xù)的高度測量儀〕。
本實(shí)用新型的透明儲液罐液位及高度檢測儀克服了現(xiàn)有液位檢測技術(shù)的缺點(diǎn)及不足，對容器的要求比較低，對容器形狀無特殊要求，只要具有一定厚度、表面平整、透光率較好就可使用；與液體非接觸，不用將檢測器置入容器中，只需將與檢測器座處在同一雙導(dǎo)軌軸上的定位盤粘貼在透明容器壁上就可固定檢測器座，從而使本液位及高度檢測儀可應(yīng)用于許多場合，如應(yīng)用于某些醫(yī)療儀器上，不會對被檢測液體的衛(wèi)生條件、化學(xué)性質(zhì)及生物特性產(chǎn)生任何影響；檢測儀結(jié)構(gòu)簡單，整機(jī)體積小，且檢測有效性及可靠性高。
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)

圖1是透明儲液罐液位及高度檢測儀檢測原理示意圖之一圖2是透明儲液罐液位及高度檢測儀檢測原理示意圖之二圖3是透明儲液罐液位及高度檢測儀檢測原理示意圖之三圖4是透明儲液罐液位及高度檢測儀電原理框圖圖5是圖4所示電原理框圖的實(shí)施電路圖圖6是檢測器座的縱向剖視結(jié)構(gòu)示意圖圖7是液位檢測頭的橫向剖視結(jié)構(gòu)示意圖圖8是一個以上的檢測器座呈垂直狀分布在透明容器壁上的示意圖圖9是一個以上的檢測器座呈斜線狀分布在透明容器壁上的示意圖圖10是一個以上的檢測器座呈折線狀分布在透明容器壁上的示意圖參見圖1、圖2，圖中11、21為入射光，12、22為透明容器壁，13、23為液位，14、24為反射光。一束以一定角度入射的光11、21，它可以是平行光，也可以是呈某一發(fā)射角度的散射光，令其穿過透明容器的器壁12、22，先經(jīng)空氣與透明容器界面折射，折射光在容器內(nèi)壁與容器內(nèi)介質(zhì)(液體或空氣)界面發(fā)生反射，反射光再穿過透明容器壁經(jīng)透明容器壁與空氣的界面折射而出。由于反射率與容器內(nèi)介質(zhì)的折射率有關(guān)，所以反射光14、24的強(qiáng)弱將帶有該介質(zhì)內(nèi)容物的信息。通常液體與氣體的折射率是不一樣的，所以據(jù)此可以通過一般的光檢測手段實(shí)現(xiàn)液位及其高度的檢測。
參見圖3，圖中明確示出利用線光源及線狀光檢測器檢測容器內(nèi)液位高度的原理。圖中31是來自線光源的入射光，34是線狀反射光，可由線狀光敏檢測器接收，32是容器，33是液位，321是容器內(nèi)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。當(dāng)液面最低時，反射光最強(qiáng)；當(dāng)液面最高時，反射光最弱；當(dāng)液面位于中間部位時，反射光處于兩者之間。
參見圖4，透明儲液罐液位及高度檢測儀的電路部分包括光波發(fā)射裝置41和相應(yīng)波長的光檢測裝置42，其中光波發(fā)射裝置由調(diào)制光電路411和發(fā)射光源412連接構(gòu)成，相應(yīng)波長的光檢測裝置42由光接收器421和光接收信號處理電路422連接構(gòu)成。其中，光接收信號處理電路422又由放大器4221、濾波器4222、電子開關(guān)4223和整流電路4224順序連接構(gòu)成。圖中43、44是分別置于發(fā)射光源412及光接收器421光路前的透鏡，可以減小環(huán)境光對檢測的干擾。45是透明儲液罐。
參見圖5，與非門IC1及其外圍元件連接構(gòu)成第一振蕩器，振蕩頻率較低，與非門IC3及其外圍元件連接構(gòu)成第二振蕩器，振蕩頻率較高，兩振蕩器順序連接構(gòu)成調(diào)制光電路411，晶體管BG1是發(fā)射光源驅(qū)動器。光電耦合器G示意出發(fā)射光源412和光接收器421。線性集成電路IC5、IC7及其外圍元件連接分別構(gòu)成第一、第二級放大器4221。電阻R1、電容C1等元件連接構(gòu)成濾波器4222。IC6是電子開關(guān)，第一振蕩器中IC2的輸出端連接電子開關(guān)IC6的控制端。二極管D1，電容C2等元件連接構(gòu)成整流電路，輸出反映液位信號的直流電，可供相關(guān)的電路作進(jìn)一步的處理。圖中線性放大器IC8、晶體管BG2和揚(yáng)聲器Y連接構(gòu)成報警電路。
本實(shí)用新型采用光調(diào)制電路可以減小環(huán)境的干擾，確保檢測的成功率。光調(diào)制的方法可以有多種，圖5電路只是取其一種給出。其它還可采用鎖相環(huán)電路等來減小環(huán)境光的干擾。
參見圖6，圖中示出檢測器座6的縱向剖視結(jié)構(gòu)，檢測器座6包括有發(fā)射光源61，光接收器62，不透明的外罩63，隔離發(fā)射光源61與光接收器62的鋁座65，透明底板66，和充填在外罩63、透明底板66與鋁座65間的填充物64。鋁座65中開設(shè)有兩個夾角小于180°的斜直孔，供設(shè)置發(fā)射光源61及光接收器62，兩個斜直孔出口對著透明底板66。外罩63上開設(shè)有供導(dǎo)線67通過的孔，外罩63及鋁座65上橫向開設(shè)有導(dǎo)向孔68，有導(dǎo)向軸71穿置在該導(dǎo)向孔68中。
為避免發(fā)射光其它方向上的散射光及經(jīng)容器外壁反射帶來的干擾，而將發(fā)射光源61及光接收器62置于一個檢測器座6中，從而達(dá)到減小發(fā)射光源在其它方向上的散射光，及經(jīng)容器外壁的反射光的干擾，又為了避免環(huán)境光的干擾，又在座上加了外罩63，以擋住環(huán)境光。鋁座65中所開設(shè)的兩個斜直孔的夾角小于180°，以60°至120°為最佳。原則上發(fā)射光的入射角度只要大于20°即可，因?yàn)樽罴训膶?shí)現(xiàn)有賴于液體的性質(zhì)和透明容器的光學(xué)參數(shù)，通常入射光選擇在30至60度。
實(shí)施時，為了提高信噪比，應(yīng)盡量減小發(fā)射光源所發(fā)射的光線在容器外壁上的反射光進(jìn)入光接收器中，同時使經(jīng)容器內(nèi)壁與容器內(nèi)介質(zhì)界面反射的光盡量多地進(jìn)入光接收器中，檢測器座6所設(shè)置的鋁座及外罩就起到了這種隔離作用，且結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
參見圖7，檢測器座6設(shè)置在液位檢測頭7上，液位檢測頭7包括兩導(dǎo)向釘72、導(dǎo)向軸71、彈簧73、定位盤74和雙導(dǎo)軌軸75。導(dǎo)向釘72上開設(shè)有可貫通的橫向?qū)蚩?21和縱向?qū)к壙?22，導(dǎo)向軸71兩端開設(shè)有導(dǎo)軌孔711，彈簧73套置在導(dǎo)向軸71上，導(dǎo)向軸71穿過檢測器座外罩63及鋁座65上的導(dǎo)向孔68，導(dǎo)向軸71兩端插置在兩導(dǎo)向釘72的橫向?qū)蚩?21中，雙導(dǎo)軌軸75分別插置在兩導(dǎo)向釘72的縱向?qū)к壙?22中并分別穿過導(dǎo)向軸71兩端的導(dǎo)軌孔711，而將檢測器座6定位在雙導(dǎo)軌軸75上，且檢測器座6可在導(dǎo)向軸71上翻轉(zhuǎn)和沿雙導(dǎo)軌軸75滑移。定位盤74樞接在雙導(dǎo)軌75上，定位盤74的一面貼設(shè)有粘膠層741，用于將整個液位檢測頭7固定貼設(shè)在儲液罐的器壁上。
定位盤74另一面的中心位置處一體成型有環(huán)形墻742，有定位軸743穿過環(huán)形墻742，定位軸743兩端開設(shè)有導(dǎo)軌孔7431，雙導(dǎo)軌軸75分別穿過兩導(dǎo)軌孔7431而將定位盤74樞接定位在雙導(dǎo)軌軸75上并可沿雙導(dǎo)軌軸75滑移，雙向扭簧744套置在定位軸743上，雙向扭簧744兩端與環(huán)形墻742相抵，使定位盤74彈性定位在雙導(dǎo)軌軸75上，便于定位盤74與儲液罐間的貼設(shè)固定。
參見圖8至圖10，將檢測器座6多點(diǎn)置放在容器器壁8、9、10上，分別如圖中所示的呈垂直狀或呈斜線狀或呈折線狀，就可應(yīng)用于準(zhǔn)連續(xù)的液位及高度檢測。
由于光波與聲波有著共同的波動性質(zhì)，因此，也可從本實(shí)用新型的檢測方案很自然地派生出聲檢測方案，如超聲檢測液位。其它還有電磁波、可見光及機(jī)械波檢測等。
權(quán)利要求1．一種透明儲液罐液位及高度檢測儀，包括光波發(fā)射裝置和相應(yīng)波長的光檢測裝置，其特征在于所述的光波發(fā)射裝置由調(diào)制光電路和發(fā)射光源連接構(gòu)成；所述相應(yīng)波長的光檢測裝置由光接收器和光接收信號處理電路連接構(gòu)成；所述的發(fā)射光源與所述的光接收器設(shè)置在同一個檢測器座中，發(fā)射光源與光接收器的光軸處于一個平面上，且兩個光軸相交于透明儲液罐內(nèi)壁的反射點(diǎn)處。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明儲液罐液位及高度檢測儀，其特征在于所述的調(diào)制光電路由第一振蕩器、第二振蕩器和發(fā)射光源驅(qū)動器順序連接構(gòu)成；所述的光接收信號處理電路由放大器、濾波器、電子開關(guān)電路和整流電路順序連接構(gòu)成；所述第一振蕩器的輸出端連接所述電子開關(guān)電路的控制端。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明儲液罐液位及高度檢測儀，其特征在于所述的檢測器座包括有隔離所述發(fā)射光源與所述光接收器的鋁座、包覆所述發(fā)射光源、光接收器及隔離鋁座的外罩和透明底板，鋁座中開設(shè)有兩個夾角小于180°的斜直孔，所述的發(fā)射光源及光接收器分別設(shè)置在兩個斜直孔中，兩個斜直孔出口對著透明底板。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的透明儲液罐液位及高度檢測儀，其特征在于所述的檢測器座設(shè)置在液位檢測頭上，液位檢測頭包括導(dǎo)向釘、導(dǎo)向軸、彈簧、定位盤和雙導(dǎo)軌軸；所述檢測器座的外罩及鋁座上橫向開設(shè)有導(dǎo)向孔，所述導(dǎo)向釘上開設(shè)有可貫通的橫向?qū)蚩缀涂v向?qū)к壙?，所述?dǎo)向軸兩端分別開設(shè)有導(dǎo)軌孔，彈簧套置在導(dǎo)向軸上，導(dǎo)向軸穿過檢測器座外罩及鋁座上的導(dǎo)向孔，導(dǎo)向軸兩端插置在兩導(dǎo)向釘?shù)臋M向?qū)蚩字?，雙導(dǎo)軌軸分別插置在兩導(dǎo)向釘?shù)目v向?qū)к壙字胁⒎謩e穿過導(dǎo)向軸兩端的導(dǎo)軌孔；所述的定位盤樞接定位在雙導(dǎo)軌上，定位盤一面設(shè)置有粘膠層。
5．根據(jù)權(quán)利要求3所述的透明儲液罐液位及高度檢測儀，其特征在于所述鋁座中開設(shè)的兩個斜直孔的夾角為60°至120°。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明儲液罐液位及高度檢測儀，其特征在于所述的發(fā)射光源是線光源，所述的光接收器是線狀光接收器。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明儲液罐液位及高度檢測儀，其特征在于還包括有透鏡，分別設(shè)置在發(fā)射光源與光接收器的光路前方。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的透明儲液罐液位及高度檢測儀，其特征在于所述的檢測器座有一個以上，呈垂直狀或呈斜線狀或呈折線狀分布在透明容器壁上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種透明儲液罐液位及高度檢測儀,包括由調(diào)制光電路、發(fā)射光源連接構(gòu)成的光波發(fā)射裝置和相應(yīng)波長的由光接收器、光接收信號處理電路連接構(gòu)成的光檢測裝置。發(fā)射光源與光接收器設(shè)置在同一個由隔離鋁座、外罩、透明底板等組成的檢測器座中,檢測器座設(shè)置在液位檢測頭上,液位檢測頭粘貼在透明儲液罐上。不接觸液體、對容器形狀無特殊要求,可應(yīng)用于醫(yī)療儀器等多種場合,且結(jié)構(gòu)簡單,整機(jī)體積小。
文檔編號G01F23/284GK2349558SQ9823210
公開日1999年11月17日 申請日期1998年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月25日
發(fā)明者王曉慶, 龍村, 石彥斌, 劉桂芬, 王曉輝, 安虹, 李景文 申請人:王曉慶