[發明專利]采用激光曲面鏡反射進行熔硅液位檢測的裝置及檢測方法有效
| 申請號： | 201010246742.4 | 申請日： | 2010-07-30 |
| 公開（公告）號： | CN101988845A | 公開（公告）日： | 2011-03-23 |
| 發明（設計）人： | 李琦;宋念龍;劉丁 | 申請（專利權）人： | 西安理工大學 |
| 主分類號： | G01F23/292 | 分類號： | G01F23/292 |
| 代理公司： | 西安弘理專利事務所 61214 | 代理人： | 羅笛 |
| 地址： | 710048*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 采用 激光 曲面 反射 進行 熔硅液位 檢測 裝置 方法 | ||
技術領域
本發明屬于檢測與自動化裝置技術領域，涉及一種采用激光曲面鏡反射進行熔硅液位檢測的裝置，本發明還涉及采用該激光曲面鏡反射進行熔硅液位檢測的方法，用于單晶爐的液面檢測。
背景技術
現有在采用斜入射斜接收式激光三角法對熔硅液位進行檢測過程中，由于單晶爐室特殊的內外部結構及拉晶工藝要求的限制，使得激光入射點位置與光電檢測器之間的距離較小，而激光入射點所在水平面到液面的垂直距離較大。激光從入射點入射，經過熔硅液面的反射進入光電檢測器，再經過光電檢測器內平面反射鏡的反射將激光反射至傳感器；當熔硅液面的液位發生較小的變化時，激光在經過光電檢測器內的平面反射鏡后在傳感器上顯示的光點位移變化與液位高度變化相同，使得反射至傳感器上的光點位移變化不大，從而液位檢測分辨率較低，檢測精度不高。
激光三角液位檢測系統的光路中，若采用平面鏡來改變液面反射光線的光路時，無法實現將微小的液位變化放大為檢測器上的光點位移變化，若采用園柱面鏡來改變液面反射光線的光路時可以實現將微小的液位變化放大為檢測器上的光點位移變化，但這種放大是非線性的，光點位置的變化不能直接反映液面位置的變化。
發明內容
本發明的目的是提供一種采用激光曲面鏡反射進行熔硅液位檢測的裝置，提高了熔硅液面液位的檢測精度。
本發明的另一目的是提供一種采用激光曲面反射鏡反射進行熔硅液位檢測的方法。
本發明采用的技術方案是，一種采用激光曲面鏡反射進行熔硅液位檢測的裝置，包括在單晶爐頂部兩側對稱開設的兩個開口，兩個開口處分別設置有鍍金石英玻璃，對應兩個開口處分別設置有激光裝置和CCD檢測裝置，激光裝置和CCD檢測裝置內還設置有信號處理裝置；
CCD檢測裝置的結構是：包括檢測裝置外殼，在檢測裝置外殼底部水平設置有濾光片，檢測裝置外殼的內壁豎直設置有驅動板，驅動板的內側豎直設置有CCD傳感器，檢測裝置外殼內還設置有反射面為凹面的曲面反射鏡，曲面反射鏡的反射面傾斜設置，且反射面朝向濾光片與CCD傳感器，檢測裝置外殼的頂部設置有連接件；
激光裝置的結構是：包括激光裝置外殼，在激光裝置外殼內設置有激光器，激光器的外表面設置有溫控裝置，激光器與溫控裝置分別與控制電路板相連接，激光裝置外殼的頂部設置有電連接件與冷卻空氣接口；
信號處理裝置的結構是：包括在激光裝置內設置的激光器驅動電路、激光器溫控電路與微處理器a，以及在CCD檢測裝置內設置的CCD驅動電路、圖像信號處理電路與微處理器b，激光裝置與CCD檢測裝置分別連接至RS485總線。
本發明采用的另一技術方案是，一種采用激光曲面反射鏡反射進行熔硅液位檢測的方法，具體按照以下步驟進行，
步驟1，
在單晶爐頂部兩側對稱開設兩個開口，在兩個開口處分別安裝鍍金石英玻璃，在兩個開口對應位置處分別設置激光裝置和未裝有曲面反射鏡的CCD檢測裝置，激光裝置和CCD檢測裝置內預設置信號處理裝置，
信號處理裝置的結構是：包括在激光裝置內設置的激光器驅動電路、激光器溫控電路與微處理器a，以及在CCD檢測裝置內設置的CCD驅動電路、圖像信號處理電路與微處理器b，激光裝置與CCD檢測裝置分別連接至RS485總線；
步驟2，
確定曲面反射鏡反射面的形狀以及曲面反射鏡在CCD檢測裝置內的位置，具體過程為，
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