一种可防误判的透明管液体监测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供的一种可防误判的透明管液体监测装置及方法，包括LED光源、透明输液管、光电传感器、信号调制及放大电路模块、ADC及后端处理器模块，其中，LED光源用于向透明输液管提供光源；光电传感器用于采集透明输液管的光强信号，并将采集到的光强信号转化为电流信号，同时将电流信号传输至信号调制及放大电路模块；信号调制及放大电路模块用于将电流信号转换成电压信号，经过放大电路进行放大，之后将放大信号传输至ADC及后端处理器模块；ADC及后端处理器模块用于将接收到的电压模拟信号转换成数字信号并进行后端处理；对初始阈值进行实时更新，用以提高判断准确性。

A transparent tube liquid monitoring device and method to prevent misjudgment

【技术实现步骤摘要】
一种可防误判的透明管液体监测装置及方法
本专利技术属于管道内有无液体的自动化监测领域，具体涉及一种可防误判的透明管液体监测装置及方法。
技术介绍
在仪器仪表自动化领域，对透明管道内有无液体流过的状态进行判断的需求越来越多。例如，2018年中华人民共和国生态环境部发布的《化学需氧量(CODCr)水质在线自动监测仪技术要求及检测方法(征求意见稿)》中就明确提出：“水质自动监测仪应具有异常信息记录、上传及反馈功能，如：缺试剂报警、部件故障报警、漏液报警、取样故障报警和超标报警等。”再例如，应用于医疗领域的输液报警器，可以对输液管中是否有液体进行实时监测，缺液时及时报警，提醒换液。目前可应用的传感器技术主要有电容式传感器和光电式传感器，集成的传感器一般有可调节检测阈值的旋钮。电容式传感器用于检测管道中有无液体状态时灵敏度很高，但当传感器周围有其他金属的时，传感器会受到金属的影响，这对传感器在仪器内的安装提出了很高要求。光电式传感器基本原理是LED发出的光透射过透明管，透明管另一侧用光电传感器检测光强并转化为电信号，与预置电信号进行比较，从而输出变化的电信号。光电式液体传感器存在最大的缺陷是LED及光电传感器存在较大的温漂，并且在透明管中液体透光率会发生变化，而判断阈值一经设定后不能再进行实时调整。当温漂过大或透明管透光率发生较大变化时，有液状态和无液状态的信号幅值可能同时大于或小于设定的判断阈值，光电式液体传感器输出信号会出现误判的情况。虽然一般情况下，集成的光电传感器有手动调节阈值的功能，但是不能完全实时解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可防误判的透明管液体监测装置及方法，解决了现有技术中的透明管中是否有液体进行监测的方法中，容易出现误判的问题。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供的一种可防误判的透明管液体监测装置，包括LED光源、透明输液管、光电传感器、信号调制及放大电路模块、ADC及后端处理器模块，其中，LED光源用于向透明输液管提供光源；光电传感器用于采集透明输液管的光强信号，并将采集到的光强信号转化为电流信号，同时将电流信号传输至信号调制及放大电路模块；信号调制及放大电路模块用于将电流信号转换成电压信号，经过放大电路进行放大，之后将放大信号传输至ADC及后端处理器模块；ADC及后端处理器模块用于将接收到的电压模拟信号转换成数字信号并进行后端处理，用于实现对设定的判断阈值的实时更新。优选地，LED光源为红外光源。优选地，光电传感器为光电池、光电二极管或光电三极管。一种可防误判的透明管液体监测方法，包括以下步骤：S1、对所述装置进行初始化处理，确定初始阈值；S2、对待测透明输液管进行监测，得到电信号值，并将该电信号值与步骤S1中确定的初始阈值进行比对，其中，若测得的电信号值大于初始阈值时，则判断该待测透明输液管有液体，并根据该测得的电信号值计算并更新初始阈值，同时将更新后的阈值作为下次判断的判断阈值；若测得的电信号值小于初始阈值时，则判断该待测透明输液管无液体，并根据该测得的电信号值计算并更新初始阈值，同时将更新后的阈值作为下次判断的判断阈值；若测得的电信号值等于初始阈值时，则该判断异常，重新进行判断。优选地，步骤S1中，确定初始阈值的具体方法是：S101，采集透明输液管中无液体状态时的电信号强度，并记录为Vr1；S102，采集透明输液管中有液体状态时的电信号强度，并记录为Vr2；S103，根据S101和S102计算设备初始阈值Vr，完成设备的初始化，其中，Vr＝(Vr1+Vr2)/2。优选地，步骤S2中，根据该测得的电信号值计算并更新初始阈值，具体方法是：若测得的电信号值大于初始阈值时，则将该测得的电信号值赋值给Vr2；若测得的电信号值小于初始阈值时，则将该测得的电信号值赋值给Vr1。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术一种可防误判的透明管液体监测装置，根据透明管中有液体或无液体时透光率的不同，系统可量化透明管中有液体或无液体时信号的幅值。该装置使用光学原理检测的方案，实现了管中液体状态的非接触式监测，较接触式监测避免了探针与液体发生电化学腐蚀及化学腐蚀的情况。该装置使用发光光源为红外光源，若为可见波段的光源，容易被透明管中流过的液体所吸收，对监测过程造成干扰。该装置使用红外光源为LED，主要考虑在工程应用场合红外LED成本低廉且使用简单；为配合光源使用，传感器也使用光电式传感器，光电式传感器的检测波段响应波段包含光源的发光波段。一种可防误判的透明管液体监测方法，根据透明管中有液体或无液体的状态所对应的信号幅值确定出用于判断下一次透明管中液体状态的阈值；随着每一次判断状态时信号幅值的变化，实时刷新判断阈值，从而实现动态校准判断阈值的目的，防止因信号幅度长时间漂移较大且阈值无法实时调整造成的误判情况。进一步的，由于系统没有预存储的有液和无液状态对应的信号幅值，所以需要进行初始化操作。在初始化过程中第一次分别记录有液和无液状态对应的信号幅值，并第一次计算出判断阈值。初始化结束后，根据初始化时确定的阈值，即可第一次判断透明管中有液体或无液体的状态。进一步的，由于透明管中有液体时，液体与透明管一同将光源聚焦，因此透明管的透光率强，信号幅值相对较大；相反的，液体无液体时对应的检测到的信号幅值相对较小。由此原理设定阈值应居于透明管中有液时对应信号幅值与透明管中无液时对应信号幅值之间。当透明管中有液体时再次检测，对应的信号幅值大于之前设定的信号幅值；当透明管中无液体时再次检测，对应的信号幅值小于之前设定的信号幅值。这样就能实现判断的正确性。综上所述，本专利技术提供的一种可防误判的透明管液体监测装置及方法，利用ADC及后端处理器模块将光电传感器采集的电压模拟信号转换成数字信号，之后经后端处理器进行处理，对初始阈值进行实时更新，用以提高判断准确性。附图说明图1是本专利技术涉及的监测装置的结构示意图；图2是本专利技术涉及的监测方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术进一步详细说明。如图1所示，本专利技术提供的一种可防误判的透明管液体监测装置，包括LED光源1、透明输液管2、光电传感器3、信号调制及放大电路模块4、ADC及后端处理器模块5，其中，LED光源1用于向透明输液管2提供光源；光电传感器3用于采集透明输液管2的光强信号，并将采集到的光强信号转化为电流信号，同时将电流信号传输至信号调制及放大电路模块4；信号调制及放大电路模块4用于将电流信号转换成电压信号，经过放大电路进行放大，之后将放大信号传输至ADC及后端处理器模块5；ADC及后端处理器模块5将接收到的电压模拟信号转换成数字信号并进行后端处理。LED光源为红外光源。光电传感器为光电池、光电二极管或光电三极管。光电传感器产生的电流信号经I-V转换电路后转换为小电压信号，该小电压信号经放大电路转换为属于ADC输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可防误判的透明管液体监测装置，其特征在于，包括LED光源(1)、透明输液管(2)、光电传感器(3)、信号调制及放大电路模块(4)、ADC及后端处理器模块(5)，其中，LED光源(1)用于向透明输液管(2)提供光源；光电传感器(3)用于采集透过透明输液管(2)的光强信号，并将采集到的光强信号转化为电流信号，同时将电流信号传输至信号调制及放大电路模块(4)；信号调制及放大电路模块(4)用于将电流信号转换成电压信号，经过放大电路进行放大，之后将放大信号传输至ADC及后端处理器模块(5)；ADC及后端处理器模块(5)用于将接收到的电压模拟信号转换成数字信号并进行后端处理，用于实现对设定的判断阈值的实时更新。/n

【技术特征摘要】
1.一种可防误判的透明管液体监测装置，其特征在于，包括LED光源(1)、透明输液管(2)、光电传感器(3)、信号调制及放大电路模块(4)、ADC及后端处理器模块(5)，其中，LED光源(1)用于向透明输液管(2)提供光源；光电传感器(3)用于采集透过透明输液管(2)的光强信号，并将采集到的光强信号转化为电流信号，同时将电流信号传输至信号调制及放大电路模块(4)；信号调制及放大电路模块(4)用于将电流信号转换成电压信号，经过放大电路进行放大，之后将放大信号传输至ADC及后端处理器模块(5)；ADC及后端处理器模块(5)用于将接收到的电压模拟信号转换成数字信号并进行后端处理，用于实现对设定的判断阈值的实时更新。


2.根据权利要求1的可防误判的透明管液体监测装置，其特征在于，LED光源为红外光源。


3.根据权利要求1的可防误判的透明管液体监测装置，其特征在于，光电传感器为光电池、光电二极管或光电三极管。


4.一种可防误判的透明管液体监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对权利要求1至3中任一项所述装置进行初始化处理，确定初始阈值；
S2、对待测透明输液管进行监测，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲鑫，屈八一，冯兴乐，张磊，俞东松，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61