[發明專利]一種無接觸液面高度計

在審

• 申請號: 201410432203.8
• 申請日: 2014-08-28
• 公開（公告）號: CN104180872A
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發明（設計）人: 高為將
• 申請（專利權）人: 江蘇農林職業技術學院
• 主分類號: G01F23/292
• 分類號: G01F23/292
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王云

技術領域

本發明涉及一種無接觸液面高度計。

背景技術

液面高度檢測，有著廣泛的應用，如水文觀測、實驗室試劑量觀測、開水器液面、鍋爐液面、熱水器液面、內燃機燃油或潤滑油液面等。

目前使用的液面檢測方法，主要有：①刻度尺直接測量；②通過浮球上下移動的位置來測量；③用連通器，將液面引出來測量；④利用液體的電性能，通過電阻或電容改變或接近傳感器原理來測量等

以上這些測量方法的缺點有：

1)與液體接接的，容易被被測液體污染，有些會被腐蝕，有些因為液體本身有一定有顏色從而使刻度不清晰等；

2)利用被測液體電學特性測量的，由于不同的被測液體，電學特性不同，因而不同液體只能用特定的測量參數。而且若是使用電容特性測量的，溫度等其他性質也會影響液體的介電常數，從而影響測量量準確度；

3)使用浮球的位置來測量的，由于浮球位置的影響，從而使測量范圍受到限制；

4)長期測量水面的，可能因為水澡或水垢等沉積而使刻度模糊或使浮球質量發生變化。

發明內容

發明目的：本發明提供了一種采用激光束照射液面，通過反光點位置判斷液面高度的無接觸液面高度計。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種無接觸液面高度計，包括箱體、激光發射器、上孔、下孔和刻度傳感器；所述激光發射器和刻度傳感器均設在箱體外的頂端，激光發射器與豎直方向形成夾角，所述激光發射器上設有連接電源的第一導線；所述上孔設在箱體的頂端，下孔設在箱體的底端。

上述激光發射器與豎直方向的夾角a即為光線的入射角；無接觸液面高度計使用時，連通電源的第一導線為激光發射器提供電源，下孔用于被測液體進入箱體，若液面變化較快或液體比較黏稠則下孔適當加大，上孔用于氣體進出，以使箱體內的液面與箱體外的液面保持齊平，激光發射器與垂線的夾角固定后，則不改變。

上述激光發射器與重垂線形成的夾角在0-90°之間，優選為30-60°。

工作原理：本發明無接觸液面高度計用與液面不垂直的激光發射器照射液面，液面反射激光束，激光發射器與重垂線的夾角為a，刻度傳感器與最低液面距離為H，液面高度(待測液面與最底液面距離)為x，反射光位置與激光發射器固定點O的距離為y，刻度傳感器上對應刻度讀數為z，則由幾何學可知：

tga=12yH-x---(1)]]>

化簡后得：y＝-2(tga)·x+2Htga????⑵

由于激光發射器與垂線夾角為a，刻度水平(若不水平，則乘一相應系數值)，激光束與感光板的位置是固定的，只要激光束與被測液面的角度不發生變化，則⑵式的線性關系不變。

在入射激光束不變的情況下，對于不同液面高度，反射回來的激光束位置不同，反射光位置z與激光發射器固定點O的距離為y，根據公式[2]，y為液面高度x的線性函數，反射光點位置z所指刻度傳感器上刻度讀數與y數值對應，因而根據y值即可知液面高度。

激光器偏移角度a的取值范圍為：設液面的最大高度為X'，最大刻度距O點距離為Y'，則根據圖2，激光發射器的最大偏移角度A'為：

A'=arctg12Y'H-X'---(3)]]>