液面高度检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的是提供一种不必选择检测对象，可用于各种不同检测对象和使用环境，实现了能高效率地把光照射在液面高度检测部位上，检测时对光接受装置的受光量变化的敏感度很高，而且经久耐用制造容易的，可以实际应用的液面高度检测装置。本发明专利技术设有不使发光装置（１２）所发射的光直接照射在光接受装置（１３）上的遮光装置（１４），一方面，用光散射装置（１６）使发光装置发出的光散射，在光放射装置（透光部件）（１１）的液面高度检测部位上，把散射出来的散射光的一部分发射到外部，另一方面，用光接受装置接收不发射出去而经过反射后又返回来的散射光，并检测这种受光量的变化。这样，在外部存在液体（１７）的情况下，由于减少了在液体与光放射装置的分界面上反射后又返回光放射装置内部的光量，在光接受装置上的受光量也减少了，所以通过测定受光量的变化，能够检测出液体的液面高度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及检测装入储存罐、管道、桶等等的容器内，从外部不易看到的液体的液面高度的装置，特别是，涉及使用散射光来检测液面高度的检测装置。
技术介绍
图7是以往利用棱镜的光反射的液面高度检测装置的一个例子的断面图。图7中所示的液面高度检测装置100由下列各种部件构成具有切割成规定形状的一端(以下称之为棱镜部分101)的用氟类树脂或者玻璃等制成的柱状透光部件102；面向棱镜部分101、且沿着透光部件102的长度方向发射光线的发光装置103；由发光装置103所发射的光，由棱镜部分101反射之后，从棱镜部分101接受沿着透光部件102的长度方向返回的反射光的光接受装置104；以及测定由光接受装置104所接受的光量，并输出该测定结果的IC105。此外，在棱镜部分101上设定了规定的形状，以便光接受装置104能高效率地接受由发光装置103发射的光。例如，所发射的光在棱镜部分101上进行全反射，并使得这些全反射的光一直返回到光接受装置104。即，当透光部件102的折射率为nt，空气的折射率为ns(ns1)时，从发光装置103发射的光的照射角便为sinθ0＝ns/nt，以此来确定棱镜部分101的下端的规定形状，和发光装置103和光接受装置104的设置位置。在液体106的液面107接触到棱镜部分101的被光照射到的部分上的情况下，棱镜部分101外部的折射率要发生变化(通常，由于液体106的折射率比空气大，外部的折射率就变大)，全反射角θ0也变化。这样，从发光装置103发出的光便向液体106内部发射，返回光接受装置104的光量便大大减少。测定这种光量的变化，便能检测出与下端接触的液面107。可是，图7中的液面高度检测装置100，由于在下端的棱镜部分101存在着液面高度检测部分，在检测了一次液体106的液面高度的情况下，液滴就继续附着在它上面，会发生检测液面高度的误动作，或者造成不能对液面高度进行检测的情况。下面图8中所示的液面高度检测装置是作为改进这一问题的一种液面高度检测装置。图8是使用全反射光的以往的液面高度检测装置的一个例子的断面图。图8中所示的液面高度检测装置200由下列各部件构成内部是空的、用氟类树脂或者玻璃等制成的透光部件201；设置在上述空的内部由光纤等构成的发光装置202和光接受装置203；使从发光装置202所发射的光不直接照射在光接受装置203上的遮光壁204；测定由光接受装置203所接受的光量，并输出该测定结果的IC205。此外，在外部不存在液体206的情况(即，外部是空气的情况)下，可设定该发光装置202和光接受装置203的角度，使光在透光部件201侧面的外壁上进行全反射。即，当透光部件201的折射率为nt，空气的折射率为ns(ns1)时，把发光装置202设置成其入射角以比发光装置202的光的照射角用sinθ0＝ns/nt所设定的临界角θ0更大的入射角入射，此外，光接受装置203也设置在与发光装置202的入射角为相同的反射角的位置上，以便能高效率地接受从透光部件201的外壁的全反射光。如上所述，在外部为空气的情况下，从发光装置202发射过来的光，在透光部件201的外壁上被全反射，由光接受装置203接受，而在液面207与透光部件201侧面的光进行全反射的部位(以下，称为全反射部位)接触的情况下，上述透光部件201的外部的折射率变化，临界角θ0也变化。于是，从发光装置202发射出来的光便放射到液体206的内部，返回到光接受装置203的光量大大减少了。测定这种光量的变化，就能检测出液面207接触了全反射部位。这种利用全反射的液面高度的检测，在全反射部位存在液体206的情况下，就不会发生光的全反射，其反射的光量将发生戏剧性的变化。因此，由光接受装置所接收到的光量的变化量很大，能进行高精度的液面高度检测。此外，在特开2000-329607号公报和特开2000-321116号公报中，公开了利用所传输的光散射，计量所传输的光的衰减量，从而检测出液面高度的液面高度传感器。例如，在特开2000-329607号公报中，公开了如图9所示的那种利用所传输的光散射后的散射光的液面高度传感器300。这种液面高度传感器300，让传输的光通过光散射部件(粒状体)301，使其散射，成为散射光，再让散射光从检测部分302发射到外部，利用存在于外部的液体的影响，通过对衰减后传输光的衰减量进行测定，检测出液面的高度。此外，除了图9之外，例如，如图10所示，还公开了在整个U字形部分上布置折射率不同的透光物质的装置。可是，在图8所示的液面高度检测装置中，由于是借助于全反射检测出液面高度的，例如，在检测了一次粘性较高的液体的液面高度之后，再次使用该液面检测装置来检测液面高度时，由于在全反射部位上粘附有液滴，就不会在全反射部位上发生全反射，所以存在着不除掉那些液滴，就不能检测出液面高度的问题。此外，在全反射部位上附着油膜和污点的情况下，同样也存在可能发生误动作的问题。此外，图8所示的液面高度检测装置，由于在棱镜部分和全反射部位，要设定确定全反射的临界角，所以必须设定棱镜部分的角度，设置发光装置和光接受装置的位置和角度，从发光装置到光接受装置之间的距离(即，遮光壁长度方向的距离)，发光的角度和接受光的角度等各种各样的条件，例如，既使在这些条件中欠缺一个条件，也不能进行液面高度的检测。此外，还存在着由于外部撞击造成的伤痕和损伤，由于酸碱性等各种使用条件而引起的液面高度检测装置的性能恶化等寿命非常短的问题。此外，由于必须设定以上各种各样的条件，所以还有液面高度检测装置的制造要很精密，因而很困难的问题。此外，图8中所示的液面高度检测装置，例如，在液面高度检测部位的外部是空气的初始状态下，设定为发生全反射，在既定的检测对象(液体)的内部不发生全反射。另一方面，这样设定的检测对象会随着所利用的环境而变化。因此，例如，根据设定的临界角θ0，存在着虽然能检测折射率高的液体，却不能检测折射率低的液体的问题。此外，以往的液面高度检测装置，在检测对象是有色彩的液体的情况下，存在着会发生误动作的问题。此外，图8中所示的液面高度检测装置，例如，虽然能对空气与液体的双层分界面进行检测，但，如果打算检测空气、油、水的3层分界面时，存在着必须设置两种液面高度检测装置的问题，在空气与油的分界面上设置对是否发生全反射的变化进行设定的液面高度检测装置，而在油与水的分界面上设置对是否发生全反射的变化进行设定的另一种液面高度检测装置。另外，在本说明书中，对液相与气相的界面，和两种不同液相的界面都称之为液面。此外，图9中所示的液面高度传感器，其结构为发光装置所发出的光直接进入光接受装置中，光接受装置即使在检测液面高度之前，已经接受了相当数量的传输光。这种直接从发光装置进入光接受装置中的光，不仅与检测液面高度无关，还会使得液面高度的检测精度大大降低。特别是，在检测液面高度时，从检测部分向外发射的散射光(即，由光接受装置所传输的光的衰减量)很少的情况下，光接受装置所接受的光量的变化率(变化率＝液面高度检测出来之后接受的光量/液面高度检测出来之前接受的光量)变得非常的小，要测量这种变化是非常困难的，当前说来，是不现实的问题。因此，特别是在为了提高液面高度检测的精度，缩短检本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液面高度检测装置，是检测存在于外部的液体的液面高度的液面高度检测装置，具有下列各种部件：发光的发光装置；使上述发光装置所发出的光散射的光散射装置；具有将上述光散射装置所散射的一部分散射光放射到上述光散射装置外部的 液面高度检测部位的光放射装置；不是接受由上述光放射装置放射的光，而是接受在上述光散射装置或上述光放射装置和外部的分界面上反射后、又返回来的上述散射光的光接受装置；以及遮挡光的遮光装置，以使从上述发光装置发出的光不直接照射在上 述光接受装置上；在上述外部存在上述液体的情况下，向上述光放射装置外部放射的光量变化，通过用上述光接受装置接受的光量检测出这种变化，以检测上述液体的液面高度。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：大缠直之，
申请(专利权)人：大缠直之，
类型：发明
国别省市：JP[日本]