[發(fā)明專利]一種液面檢測方法及裝置

無效

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• 申請日: 2009-03-05
• 公開（公告）號: CN101504303A
• 公開（公告）日: 2009-08-12
• 發(fā)明（設計）人: 田學隆;朱冰蓮;林芳欽;段銘
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01F23/292
• 分類號: G01F23/292
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 梁展湖

技術領域

本發(fā)明涉及一種使用光電傳感器進行液面檢測的方法及其裝置。

背景技術

在一些化工實驗或者液體的檢測中常常需要控制容器內液體的高度，這樣就需要在往容器注入液體時檢測和監(jiān)控其液面的高度。傳統(tǒng)的液面檢測方法主要有差壓式液面測量方法、浮子式液面測量方法等，但是在一些高腐蝕性、高粘性或者有毒性的液體容器中需檢測液面時需要盡量避免測量儀器與液體相接觸，上述方法就不大適用。現(xiàn)有技術中有一種采用光電傳感器的液面測試方法可適用于這類液體，其主要步驟為：在透明容器內液體上升過程中使用設置于透明容器一側預定高度的光電傳感器來檢測設置于透明容器的另一側的光源透過容器以及容器和液體的光線光強信號，并將其轉化為連續(xù)的電流信號，再使用一恒定阻值電阻電路將上述連續(xù)的電流信號分壓后得到一連續(xù)的分壓信號，再使用模數(shù)轉換電路模塊將分壓信號轉化為連續(xù)變化的數(shù)字信號并發(fā)送至單片機，單片機將收到的連續(xù)變化的數(shù)字信號與一個預設的最小值進行比較，當兩者相等時可判定此時液面高度為所需要的液面高度。其工作檢測的原理為，當液體在容器內部時，由于液體與容器壁之間發(fā)生浸潤現(xiàn)象會使得液面呈凹面的現(xiàn)象，這樣，當容器一側的光線進入容器后會在液面之間發(fā)生折射和反射的現(xiàn)象并使得只有部分光線能從容器的另一側射出，在光源定位使入射光線不變的情況下隨著液面的逐漸升高，等于是使得光線的入射角在逐漸變大，當入射角大至臨界值時，會在液面發(fā)生全反射的現(xiàn)象，此時能從容器的另一側射出的光線強度達到一最小值，并且特別地，當入射光線為水平射入的時候這種現(xiàn)象最為明顯。本方法的原理就是先使用光線折射定律計算出此最小值理論上的大小并將其預先設置在單片機程序內，再將檢測到的從容器的另一側射出的實際光線強度值與其比較，當兩者相等時即可判定此時液面高度為所需要的液面高度，然后單片機就可通過后繼的控制系統(tǒng)，控制液體的注入，這樣就完成了檢測液面并將其控制在所設定高度的過程。采用這種方法實質上是依靠控制光電傳感器所設置的高度來確定和控制所需液面的高度，在使用控制過程中檢測機構不和液體直接接觸，能避免被具有腐蝕性的液體侵蝕損壞。但是采用這種現(xiàn)有的檢測方法，光線在實際傳播過程中會由于液面氣泡等因素的干擾而偏離其純理論上的傳播路線，這樣就使得當檢測到的實際光線強度與預先計算并設定的最小值相等時，其實際液面高度已經偏離了想要控制的液面高度，從而使得檢測不準確。

我國專利號92239645.0所公開的一種實用新型，專利名稱為全反射式光學液面監(jiān)視器，采用分別設置于被監(jiān)視液面警戒位置兩側的發(fā)光器和受光器以及一個監(jiān)測電路構成，其檢測原理和上述的采用光電傳感器的液面測試方法的檢測原理實質上相同，其中的發(fā)光器等同于上述方法中的光源，受光器等同于上述方法中的光電轉換器，監(jiān)測電路等同于上述方法中的恒定阻值分壓電路、模數(shù)轉換電路模塊以及單片機，所以此實用新型專利的技術方案同樣存在上述方法中存在的由于液面氣泡等因素干擾而使得監(jiān)測不準確的問題。

綜上所述，現(xiàn)有的這些采用光電傳感器的液面測試方法均具有抗干擾性差、測量精度低的缺陷。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是為了克服上述現(xiàn)有技術的不足而提供一種抗干擾性好、測量精度高的液面檢測方法，并隨之提供一種本方法專用的檢測裝置。

為解決上述技術問題，發(fā)明人采用了如下的技術方案：

一種液面檢測方法，包括以下步驟：

a、使用設置于透明容器一側的光電傳感器I來檢測在液面上升并經過光電傳感器I所在位置的過程中，設置于與光電傳感器I相對的透明容器另一側的光源I發(fā)出并透過容器以及容器和液體的光線光強信號I，并將其轉化為連續(xù)的電流信號I；

b、再使用一恒定阻值電阻I將上述連續(xù)的電流信號I分壓，得到連續(xù)的分壓信號I；

c、使用模數(shù)轉換電路模塊I提取上述分壓信號I并將其轉化為連續(xù)變化的數(shù)字信號I，再將該數(shù)字信號I發(fā)送至單片機進行處理；

d、使用單片機來檢測上述數(shù)字信號I的值并記為V₀，并得到V₀的最小值，將該最小值作為液體的特征值記為V₀′；此過程可靠單片機內預設的計算機程序自動完成；

e、使用設置于透明容器一側光電傳感器I的上方預定高度的光電傳感器II來檢測在液面上升并經過光電傳感器II所在位置的過程中，設置于與光電傳感器II相對的透明容器的另一側的光源II發(fā)出并透過容器以及容器和液體的光線光強信號，并將其轉化為連續(xù)的電流信號II；

f、再使用一恒定阻值電阻II將上述連續(xù)的電流信號II分壓，得到連續(xù)的分壓信號II；