[發明專利]非接觸式液位測量系統和方法

有效

• 申請號: 201410451333.6
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104236665B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 龔恒翔;廖飛
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: G01F23/00
• 分類號: G01F23/00
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙)50211
• 代理人: 郭云

1.一種非接觸式液位測量系統，其特征在于，包括光發射腔體(6)和CCD接收腔體(14)，所述光發射腔體(6)具有光發射腔體出射準直狹縫(8)，所述CCD接收腔體(14)具有CCD接收腔體入射準直狹縫(16)，當非接觸式液位測量系統工作時，光發射腔體(6)內發光體發出的光線經過光發射腔體出射準直狹縫(8)，經過CCD接收腔體入射準直狹縫(16)這條光路進入CCD接收腔體(14)被CCD接收，樣品管處于所述光路上且光線以平行于樣品管母線的方向通過所述樣品管；

樣品管夾持臂、夾持端頭、合頁(3)、光發射腔體(6)、CCD接收腔體(14)、CCD接收腔體后蓋板(15)、光發射腔體出射準直狹縫(8)、CCD接收腔體入射準直狹縫(16)；

合頁(3)側壁垂直固定樣品管夾持臂一端，所述樣品管夾持臂另一端設置夾持端頭，所述夾持端頭緊固夾持樣品管(1)，所述合頁(3)右扇葉(21)安裝光發射腔體(6)，所述合頁(3)左扇葉(20)安裝CCD接收腔體(14)，所述CCD接收腔體(14)后端由CCD接收腔體后蓋板封蓋，防止產生漏光；所述光發射腔體(6)夾持樣品管一側面板中部為凹槽形狀，沿凹槽形狀部位開設光發射腔體出射準直狹縫(8)，所述CCD接收腔體(14)夾持樣品管一側面板中部也為凹槽形狀，沿凹槽形狀部位開設CCD接收腔體入射準直狹縫(16)；

所述樣品管夾持臂包括：樣品管上夾持臂(2)、樣品管下夾持臂(9)、上夾持臂鎖緊螺絲(4)、下夾持臂鎖緊螺絲(10)、上套管(28)、下套管(29)；

所述夾持端頭包括：樣品管上部鎖緊螺絲(5)、樣品管下部鎖緊螺絲(11)、上夾持端頭(12)和下夾持端頭(13)；

所述樣品管上夾持臂(2)外部過盈套接入上套管(28)一端，所述上套管(28)側壁開設螺紋孔，上夾持臂鎖緊螺絲(4)擰入螺紋孔，所述上夾持臂鎖緊螺絲(4)外螺紋與螺紋孔內螺紋相配合，鎖緊上套管(28)與樣品管上夾持臂(2)，所述上套管(28)另一端固定上夾持端頭(12)，在上夾持端頭(12)側壁開設螺紋孔，樣品管上部鎖緊螺絲(5)擰入螺紋孔，所述樣品管上部鎖緊螺絲(5)外螺紋與螺紋孔內螺紋相配合，鎖緊上夾持端頭(12)與樣品管(1)；

所述樣品管下夾持臂(9)外部過盈套接入下套管(29)一端，所述下套管(29)側壁開設螺紋孔，下夾持臂鎖緊螺絲(10)擰入螺紋孔，所述下夾持臂鎖緊螺絲(10)外螺紋與螺紋孔內螺紋相配合，鎖緊下套管(29)與樣品管下夾持臂(9)，所述下套管(29)另一端固定下夾持端頭(13)，在下夾持端頭(13)側壁開設螺紋孔，樣品管下部鎖緊螺絲(11)擰入螺紋孔，所述樣品管下部鎖緊螺絲(11)外螺紋與螺紋孔內螺紋相配合，鎖緊下夾持端頭(13)與樣品管(1)；

還包括：防光線遮蔽擋片(7)；

所述光發射腔體(6)在安裝合頁的另一端側板的邊緣處安裝防光線遮蔽擋片(7)，或者在所述CCD接收腔體(14)在安裝合頁的另一端側板的邊緣處安裝防光線遮蔽擋片(7)，所述防光線遮蔽擋片(7)沿側板邊緣處探出邊緣，將所述光發射腔體(6)和CCD接收腔體(14)對合狀態的縫隙遮住。

2.根據權利要求1所述的非接觸式液位測量系統，其特征在于，所述凹槽形狀包括：梯形或半圓形。

3.一種基于權利要求1所述的測量系統的測量方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，對非接觸式液位測量系統的線陣CCD和CCD接收電路板進行初始化，開始測量樣品管液位；

步驟2，打開光發射電路板，通過光發射腔體的光發射腔體出射準直狹縫對樣品管液位進行照射，穿過樣品管的光信息照射到CCD接收腔體入射準直狹縫處的線陣CCD，由線陣CCD對光信息強度進行判斷；

步驟3，根據光信息強度判斷樣品管液位高度，對液位進行M次測量，獲得樣品管液位絕對高度值，所述M≥3。

4.根據權利要求3所述的非接觸式液位測量方法，其特征在于，所述步驟2包括：

步驟2-1，在由線陣CCD對光信息強度進行判斷時，配置線陣CCD的開始寄存器中的開始位置為高位；

步驟2-2，對線陣CCD所采集的光信息強度進行中斷程序判斷，將前段驅動數據采集模塊進行中斷觸發，模擬光信息信號轉化為數字光信息信號，傳輸到FPGA進行高度運算。

5.根據權利要求3所述的非接觸式液位測量方法，其特征在于，所述步驟3包括：

步驟3-1，采集的液位高度值在FPGA中進行液位高度運算；

步驟3-2，將采集的光信息幀數據對應的像元進行加和平均；

步驟3-3，對相鄰像元灰度值做差，并存儲該差值到數組中；

步驟3-4，找到灰度差值最大的位置，得到最初的樣品管液位所處的位置；

步驟3-5，重復步驟3-2至步驟3-4，求取M組數據，進行求平均，得到樣品管液位絕對高度值。