基于液面微透镜效应的液位检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及水质检测技术领域，且公开了一种基于液面微透镜效应的液位检测装置，包括光源和光源固定座，光源固定座上开有直径φ0.1

【技术实现步骤摘要】
基于液面微透镜效应的液位检测装置


[0001]本技术涉及水质检测
，具体为一种基于液面微透镜效应的液位检测装置。

技术介绍

[0002]水质检测
的液面测量方法通常包括接触式测量和非接触式测量两大类别：
[0003]接触式测量，通过与待测液体直接接触的传感器，将液面位置的机械变化最终转变为可供识别的电信号，实现液位高度的检测；主要有：磁致伸缩测量法，通过磁致伸缩仪器发出的电流磁场脉冲时间差来实现液位高度测量；该类通过在液面防止浮子等传感器来实现的液位定量的方法，受浮子尺寸、密度、耐腐蚀性限制，该类方法不适用于微小管道，不适用于低密度液体，不适用于水质检测行业强腐蚀性液体的液位检测；
[0004]非接触式测量，主要有：差压式测量法：主要利用液体的压强原理。检测相关压强差，根据压强差判定液位高度，这种液位计常用来检测不规则容器内的液面边界测量；电容式测量法：通过电容型液位传感器来实现，液位的变化影响传感器本身电容器参数变化，从而间接转变为电容量变化，实现液位测量；垂直光耦式测量法：通过垂直于管道轴线的光耦式传感器来实现，液面的变化影响光耦传感器内部光电二极管接收到的信号强度，从而实现液位检测。
[0005]其中差压式测量法对于仪器的气密性要求较高，电容式测量法等方法抗干扰能力差(水质检测
的待测液性质复杂)；已有的光耦式测量法，通常基于光径向通过透明圆管道时的折射原理，该方法应用于微小管道时抗干扰能力较差，通常用于液位定点识别，应用于液位连续检测时，需要多组光耦传感器，结构复杂，成本高，为此我们提出了一种基于液面微透镜效应的液位检测装置。

技术实现思路

[0006](一)解决的技术问题
[0007]针对现有技术的不足，本技术提供了一种基于液面微透镜效应的液位检测装置，具备基于管道液面微透镜的折射加二次折射，光线经反射后进入液面，再次折射原理，信号更强，性能稳定抗干扰能力强的优点，解决了上述
技术介绍
中所提出的问题。
[0008](二)技术方案
[0009]本技术提供如下技术方案：一种基于液面微透镜效应的液位检测装置，包括：
[0010]光源和光源固定座，光源固定座上开有直径φ0.1
‑
φ2mm的发射光阑孔，用于约束测量光束的方向和直径。
[0011]光电二极管和光电二极管固定座，光电二极管固定座上开有接收光阑孔，接收光阑孔入口位于光源光束经过液面透镜折射+二次折射形成的光环带区域内，与管道轴线的夹角45
°
<α1<135
°
，出口位置正对光电二极管。
[0012]优选的，发射光阑孔和测量光束与透明管道的轴线平行，光轴距离管道内侧边缘距离H值为1mm。
[0013]优选的，接收光阑孔的直径为φ1—φ3mm；接收光阑孔4的数量不少于1个，出口位置正对光电二极管接受面。
[0014]优选的，透明或半透明液体自身存在的表面张力不等于其与管壁之间的吸附力，导致液柱端面中心向下塌陷，形成水性微透镜。
[0015]优选的，测量光束进入水性微透镜，经过液面和管壁等多次折射后获得折射光，通过接收光阑孔后被光电二极管接收。
[0016]优选的，光电二极管接收到的信号由折射光和光束共同组成。
[0017]一种基于液面微透镜效应的液位检测方法，所述测量步骤包括以下步骤：
[0018]S1:开启光源，光源发出的光束经过光源固定座上的发射光阑孔后，获得测量光束；
[0019]S2：开启光电二极管读取空白值a；
[0020]S3：液体进入透明管道，当液面到达接收光阑孔时，光电二极管的信号开始增加并出现极大值b；
[0021]S4：继续加注液体，至液面超出接收光阑孔时，光电二极管信号值稳定至c；
[0022]S5：回推液体，光电二极管重新出现极大值b时停止，液面检测完成。
[0023]优选的，光源光阑直径：φ＝1mm；
[0024]接收孔光阑直径：φ＝2.0mm；
[0025]H＝1.0mm；α1＝90
°
；
[0026]透明管道外径φ10mm，内径D＝6mm。
[0027]与现有技术相比，本技术提供了一种基于液面微透镜效应的液位检测装置，具备以下有益效果：
[0028]该基于液面微透镜效应的液位检测装置，采用非接触式测量，适用于强腐蚀性液体；基于管道液面微透镜的折射加二次折射，光线经反射后进入液面，再次折射的原理，信号更强，性能稳定抗干扰能力强；只需要一个光源，即可实现单点或多点连续液面检测，结构简单，成本低；通过更改光源发射光阑孔的直径，即可适用于各种内径管道的液面检测，具备性能稳定抗干扰能力强，结构简单，成本低，应用面广泛的优点。
附图说明
[0029]图1为本技术结构示意图。
[0030]其中：1、光源；2、发射光阑孔；3、测量光束；4、接收光阑孔；5、折射光；6、液面；7、光束；8、光电二极管；9、透明管道；10、电二极管固定座；11、光源固定座。
具体实施方式
[0031]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0032]请参阅图1，一种基于液面微透镜效应的液位检测装置，包括：
[0033]光源1和光源固定座11，光源固定座11上开有直径φ0.1
‑
φ2mm的发射光阑孔2，用于约束测量光束3的方向和直径；
[0034]光电二极管8和光电二极管固定座10，光电二极管固定座10上开有接收光阑孔4，接收光阑孔4入口位于光源光束经过液面透镜折射+二次折射形成的光环带区域内，与管道轴线的夹角45
°
<α1<135
°
，出口位置正对光电二极管8，发射光阑孔2和测量光束3与透明管道9的轴线平行，光轴距离管道内侧边缘距离H值为1mm，接收光阑孔4的直径为φ1—φ3mm；接收光阑孔4的数量不少于1个。
[0035]透明或半透明液体自身存在的表面张力不等于其与管壁之间的吸附力，导致液柱端面中心向下塌陷，形成水性微透镜，测量光束3进入水性微透镜，经过液面6和管壁等多次折射后获得折射光5，通过接收光阑孔4后被光电二极管8接收，光电二极管8接收到的信号由折射光5和光束7共同组成。
[0036]测量步骤包括以下步骤：
[0037]S1:开启光源1，光源1发出的光束经过光源固定座11上的发射光阑孔2后，获得测量光束3；
[0038]S2：开启光电二极管8读取空白值a；
[0039]S3：液体进入透明管道9，当液面6到达接收光阑孔4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于液面微透镜效应的液位检测装置，其特征在于：包括：光源(1)和光源固定座(11)，光源固定座(11)上开有直径φ0.1
‑
φ2mm的发射光阑孔(2)，用于约束测量光束(3)的方向和直径；光电二极管(8)和光电二极管固定座(10)，光电二极管固定座(10)上开有接收光阑孔(4)，接收光阑孔(4)入口位于光源光束经过液面透镜折射+二次折射形成的光环带区域内，与管道轴线的夹角45
°
<α1<135
°
，出口位置正对光电二极管(8)。2.根据权利要求1所述的基于液面微透镜效应的液位检测装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏成，严百平，
申请(专利权)人：深圳市朗石科学仪器有限公司，
类型：新型
国别省市：