一种玻璃板液位计与液位测量方法技术

本发明专利技术公开了一种玻璃板液位计与液位测量方法。玻璃板液位计设有前玻璃板(1)、后玻璃板(2)、前压盖(7)、后压盖(10)、前夹紧架(6)、后夹紧架(11)，前压盖上设有导视孔(3)，后压盖上设有观测孔(12)。前玻璃板、后玻璃板、前夹紧架和后夹紧架围出测量腔(5)。前玻璃板上设有前平凸柱面透镜(8)，后玻璃板上设有后平凸柱面透镜(9)，前平凸柱面透镜的柱面和后平凸柱面透镜的柱面与测量腔相邻。前夹紧架与测量腔相邻的表面上、后夹紧架与测量腔相邻的表面上均设有吸光层(13)。本发明专利技术公开了使用上述玻璃板液位计进行液位测量的方法。本发明专利技术可用于石油化工、冶金、电力和医药等多个行业，测量透明液体的液位。体的液位。体的液位。

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃板液位计与液位测量方法


[0001]本专利技术属于液位测量
，涉及一种玻璃板液位计与液位测量方法。

技术介绍

[0002]在石油化工炼厂装置区域的设备上，需要玻璃板液位计来显示液位，透光式玻璃板液位计是应用最为普遍的一种。当被测介质为透明液体、光线透过液柱时，光线被反射、折射或吸收，透过液柱的光线强度比透过液柱上方气相的光线强度弱；依靠透过液柱和气相的光强度差，操作工来分辨液位。当距离稍微远一点，或者阴天、夜间光线比较暗时，光强度差别不大，判断液位比较困难。玻璃板液位计使用时间较长时，玻璃板内壁比较脏，光线透过的强度减弱，分辨液位也不容易。操作工有时甚至还需要在玻璃板液位计面前关闭一下根部阀，使液位明显波动一下才能看清液位。
[0003]当液体介质为有色透明介质时，可通过介质颜色与液柱上方气相的颜色差来分辨液位。但是大部分有色的油品介质都容易挂壁，分辨液位也不容易。
[0004]提高玻璃板液位计视觉的敏感性是一种解决方案，常用的方法是使用红绿双色色差来分辨液位；利用全反射原理、液柱与其上方气相介质相对于玻璃的折射率不同，使液柱与气相分别显示出背景中玻璃滤光片的红绿颜色。但是该方法仅适用于强光背景；背景光线比较暗或弱时，红绿颜色在暗色背景下本来就不醒目，再加上滤光片对光线的吸收，光强度减少更多。阴天或晚上的观测效果也不好。
[0005]也有的玻璃板液位计采用专用外加光源、强制增加背景光强度(尤其是锅炉水位计)，不依赖自然光和工厂照明灯光，这样玻璃板液位计的体积将很大。玻璃板的后部要加防爆灯并安装灯的外壳，造价也比较高。因为要引入220V交流电，需要考虑防爆；还需要拉电缆，施工量大。防爆灯使用寿命也有限，24小时全天一直开灯使故障率高，经常需要维修，防爆外壳也存在着安全隐患。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种玻璃板液位计与液位测量方法，以解决现有的玻璃板液位计分别存在的不容易看清液位、需采用外加光源等问题。
[0007]为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：一种玻璃板液位计，设有前玻璃板、后玻璃板、前压盖、后压盖、前夹紧架、后夹紧架，前压盖上设有导视孔，后压盖上设有观测孔，导视孔与前玻璃板相对，观测孔与后玻璃板相对，前玻璃板、后玻璃板、前夹紧架和后夹紧架围出测量腔，其特征在于：前玻璃板与测量腔相邻的表面上竖直设有前平凸柱面透镜，后玻璃板与测量腔相邻的表面上竖直设有后平凸柱面透镜，前平凸柱面透镜和后平凸柱面透镜的柱面与测量腔相邻，前夹紧架与测量腔相邻的表面上、后夹紧架与测量腔相邻的表面上均设有吸光层。
[0008]使用上述玻璃板液位计进行液位测量的方法，玻璃板液位计为对称结构，其特征在于：玻璃板液位计外部的光线经导视孔进入并通过前玻璃板，再进入并通过前平凸柱面
透镜，之后从前平凸柱面透镜的柱面射出、进入测量腔，测量腔的下部为液柱、上部为气相，光线进入液柱时形成第一路光线，进入气相时形成第二路光线，在通过液柱的一个水平面上，第一路光线通过液柱，在前平凸柱面透镜在液柱中的焦点处汇集，再从后平凸柱面透镜的柱面进入后平凸柱面透镜并通过后平凸柱面透镜，之后进入并通过后玻璃板，再通过观测孔射出，在观测孔的出口处，人眼迎着第一路光线的来光方向可观看到第一路光线形成的竖直光柱，从而测量出测量腔内液柱的液位。
[0009]采用本专利技术，具有如下的有益效果：1、人眼看到的第一路光线形成的竖直光柱较为明亮，其上方为灰暗背景，区分明显。因此可以容易地测量出测量腔内液柱的液位，从而测量出工艺设备内的液位。2、本专利技术使用自然光和工厂照明灯光，无需专用外加防爆光源，安全节能。3、本专利技术的玻璃板液位计结构比较简单、易于制造。需要的效果及功能依靠光路计算实现。4、本专利技术使用自然光和工厂照明灯光时不加滤光片，对光线不做任何减弱处理，最大限度地保留原始的光强度。5、本专利技术对光线的强度要求不高。强度越高，分辨越清晰。当光线强度较低时，因为第一路光线形成的竖直光柱与其上方灰暗背景的光强度差明显，液位同样容易辨识。6、本专利技术的玻璃板液位计可设计成对称结构，进行双向观测。7、本专利技术的玻璃板液位计对制造的要求不苛刻，容错性强，存在一些尺寸误差也不影响玻璃板液位计的使用功能。
[0010]本专利技术可用于石油化工、冶金、电力、食品和医药等多个行业，测量透明液体的液位。透明液体可以是无色和有色的透明液体。
[0011]下面结合附图、具体实施方式和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。附图、具体实施方式和实施例并不限制本专利技术要求保护的范围。
附图说明
[0012]图1是本专利技术玻璃板液位计沿竖直方向通过测量腔的剖视图(局部)。
[0013]图2是图1中的T—T剖视图。
[0014]图3是人眼观看到的第一路光线形成的竖直光柱及其上方灰暗背景、还有遮光区的局部示意图。
[0015]图4是使用本专利技术玻璃板液位计进行液位测量的光学原理图。
[0016]图5是前平凸柱面透镜在测量腔内气相中的焦距计算原理图。
[0017]图1至图5中，相同附图标记表示相同的技术特征。附图标记表示：1—前玻璃板；2—后玻璃板；3—导视孔；4—螺栓螺母；5—测量腔；6—前夹紧架；7—前压盖；8—前平凸柱面透镜；9—后平凸柱面透镜；10—后压盖；11—后夹紧架；12—观测孔；13—吸光层；14—密封垫；15—遮光区；16—测量腔5内的液柱；17—第一路光线；18—第二路光线；19—第一路光线17形成的竖直光柱；20—第一路光线17形成的竖直光柱19上方的灰暗背景；21—玻璃板液位计第一对称面；22—玻璃板液位计第二对称面。
[0018]A—前平凸柱面透镜8的边缘点；∠a—外部光线在A点的入射角；B—前平凸柱面透镜8的柱面在A点的切线与光轴OF的交点；∠b—第二路光线18在A点的出射角；C—前平凸柱面透镜8光心；d—前平凸柱面透镜8厚度；E—外部入射光线位置；F—前平凸柱面透镜8在测量腔5内气相中的焦点；G—NF延长线与AC的交点；H—来自A点的第二路光线18经焦点F射在吸光层13上的点；h—前平凸柱面透镜8的半宽度；K—后平凸柱面透镜9光心；L—测量腔5的
长度；M—前平凸柱面透镜8在测量腔5内液柱16中的焦点；N—后平凸柱面透镜9的边缘点；O—前平凸柱面透镜8柱面圆心；r—前平凸柱面透镜8柱面圆半径；s—遮光区15的半宽度；u—导视孔3的宽度；v—观测孔12的宽度；w—测量腔5的宽度。
具体实施方式
[0019]参见图1和图2，本专利技术的玻璃板液位计设有前玻璃板1、后玻璃板2、前压盖7、后压盖10和本体，本体设有前夹紧架6和后夹紧架11。前玻璃板1、后玻璃板2、前压盖7、后压盖10、前夹紧架6和后夹紧架11均竖直设置。前压盖7和后压盖10用螺栓螺母4连接。前玻璃板1的一个竖直侧部夹紧于前压盖7与前夹紧架6之间，前玻璃板1的另一个竖直侧部夹紧于前压盖7与后夹紧架11之间；后玻璃板2的一个竖直侧部夹紧于后压盖10与前夹紧架6之间，后玻璃板2的另一个竖直侧部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玻璃板液位计，设有前玻璃板(1)、后玻璃板(2)、前压盖(7)、后压盖(10)、前夹紧架(6)、后夹紧架(11)，前压盖(7)上设有导视孔(3)，后压盖(10)上设有观测孔(12)，导视孔(3)与前玻璃板(1)相对，观测孔(12)与后玻璃板(2)相对，前玻璃板(1)、后玻璃板(2)、前夹紧架(6)和后夹紧架(11)围出测量腔(5)，其特征在于：前玻璃板(1)与测量腔(5)相邻的表面上竖直设有前平凸柱面透镜(8)，后玻璃板(2)与测量腔(5)相邻的表面上竖直设有后平凸柱面透镜(9)，前平凸柱面透镜(8)和后平凸柱面透镜(9)的柱面与测量腔(5)相邻，前夹紧架(6)与测量腔(5)相邻的表面上、后夹紧架(11)与测量腔(5)相邻的表面上均设有吸光层(13)。2.根据权利要求1所述的玻璃板液位计，其特征在于：玻璃板液位计为对称结构，前玻璃板(1)与后玻璃板(2)之间、前压盖(7)与后压盖(10)之间、导视孔(3)与观测孔(12)之间，前夹紧架(6)位于玻璃板液位计第一对称面(21)两侧的两部分之间、后夹紧架(11)位于玻璃板液位计第一对称面(21)两侧的两部分之间，前平凸柱面透镜(8)与后平凸柱面透镜(9)之间，分别相对于玻璃板液位计第一对称面(21)对称，前夹紧架(6)与后夹紧架(11)之间，以及上述任意一个部件位于玻璃板液位计第二对称面(22)两侧的两部分之间，分别相对于玻璃板液位计第二对称面(22)对称，前平凸柱面透镜(8)和后平凸柱面透镜(9)的光心的间距，为前平凸柱面透镜(8)在测量腔(5)内液柱(16)中的焦距的2倍。3.根据权利要求1或2所述的玻璃板液位计，其特征在于：吸光层(13)可以为粗砂打磨层、烧结积碳层或黑色吸光涂料层等。4.根据权利要求1或2所述的玻璃板液位计，其特征在于：导视孔(3)的宽度u、观测孔(12)的宽度v、测量腔(5)的宽度w、前平凸柱面透镜(8)的宽度和后平凸柱面透镜(9)的宽度相同，均为15～30毫米。5.根据权利要求1至5中任何一项所述的玻璃板液位计，前玻璃板(1)和后玻璃板(2)的材质为石英玻璃，其特征在于：前玻璃板(1)的厚度t和后玻璃板(2)的厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮宇，史继森，李春晓，
申请(专利权)人：中石化广州工程有限公司中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：