[實用新型]基于光聲效應(yīng)的液位自動測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420807137.3
• 申請日: 2014-12-16
• 公開（公告）號: CN204241067U
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧勁屹;李惠玲;朱健;賴日培;黃秀平
• 申請（專利權(quán)）人: 嘉應(yīng)學(xué)院
• 主分類號: G01F23/22
• 分類號: G01F23/22
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)海心聯(lián)合專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44295
• 代理人: 羅振國

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種液位測量裝置，更具體地說，尤其涉及一種基于光聲效應(yīng)的液位自動測量裝置。

背景技術(shù)

光聲效應(yīng)是一種光誘導(dǎo)聲振動的過程。當(dāng)物質(zhì)吸收光后，部分光能量轉(zhuǎn)換成熱能，使物體的溫度升高和體積膨脹，如果對入射光進(jìn)行周期性調(diào)制，則在物體內(nèi)產(chǎn)生周期性振動，這種周期性振動在空間的傳播便形成了聲波，聲波的頻率和入射光的調(diào)制頻率相同。近年來，光聲效應(yīng)在監(jiān)測大氣污染、檢測物質(zhì)的吸收譜、測定一些半導(dǎo)體材料的能級躍遷和螢光物質(zhì)、光導(dǎo)材料的量子效率、監(jiān)測光化學(xué)過程等方面得到廣泛應(yīng)用。但光聲效應(yīng)應(yīng)用于液位測量方面目前還是空白。

現(xiàn)有液面高度測量有浮子式液位測量、磁致伸縮液位測量、壓差式液位測量、光纖式液位等方法，但這些方法都是接觸式測量；雷達(dá)液位測量、超聲波液位測量等方法雖不是接觸式測量，但成本不低、精度不高。本實用新型提供一種非接觸式、實時、成本低、精度高等液位測量方法。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)合理、制造成本低且測量精度較高的基于光聲效應(yīng)的液位自動測量裝置。

本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種基于光聲效應(yīng)的液位自動測量裝置，包括具有封閉腔體的測量容器，其中所述測量容器通過導(dǎo)管連接有待測容器；在測量容器上部側(cè)壁上設(shè)有透明窗，在透明窗外壁上設(shè)有激光器，激光器連接有控制單元，在測量容器內(nèi)壁上設(shè)有與激光器相對的黑色光吸收材料層，控制單元驅(qū)動激光器發(fā)射激光透過透明窗照射在黑色光吸收材料層上；在測量容器內(nèi)頂部設(shè)有壓電傳感器，所述壓電傳感器與控制單元連接，在壓電傳感器與透明窗之間的測量容器側(cè)壁上設(shè)有透氣孔。

上述的基于光聲效應(yīng)的液位自動測量裝置中，所述控制單元由微型計算機及與微型計算機連接的顯示屏、按鍵裝置和驅(qū)動電路組成；微型計算機分別與激光器和壓電傳感器連接。

上述的基于光聲效應(yīng)的液位自動測量裝置中，所述驅(qū)動電路由NPN型三極管Q1、穩(wěn)壓二極管D8和限流電阻R16組成；NPN型三極管Q1與激光器連接，穩(wěn)壓二極管D8和限流電阻R16并聯(lián)后與激光器連接。

上述的基于光聲效應(yīng)的液位自動測量裝置中，在壓電傳感器和控制單元之間設(shè)有前置電路，所述前置電路由話筒、第一運算放大器OP1、第二運算放大器OP2、電容C8、電容C9、電容C11、電容C13、電容C14、電阻R2、電阻R3、電阻R5、電阻R7、電阻R8、電阻R10、電阻R11和電阻R13組成；話筒、電容C13、第一運算放大器OP1的正相輸入端、第二運算放大器OP2的正相輸入端和電容C9依序連接；電阻R2和電容C8并聯(lián)后與電阻R8串聯(lián)并與話筒連接；電容C11一端接地，另一端與電阻R10串聯(lián)后與第一運算放大器OP1的反相輸入端連接，電阻R3和電阻R7并聯(lián)后連接在電容C11和電阻R10之間；電阻R11一端連接在電容C11和電阻R10之間，另一端連接在電容C13和第一運算放大器OP1的正相輸入端之間；電阻R5連接在第一運算放大器OP1的反相輸入端和輸出端之間；電容C14和電阻R13串聯(lián)后連接在第一運算放大器OP1的正相輸入端和第二運算放大器OP2的正相輸入端之間。

上述的基于光聲效應(yīng)的液位自動測量裝置中，在前置電路和控制單元之間設(shè)有信號調(diào)整電路，所述信號調(diào)整電路由第三運算放大器OP3、電阻R4、電阻R6、電阻R12、電容C7、電容C10、電容C12、二極管D7組成；電阻R6與第三運算放大器OP3的反相輸入端連接，電阻R4連接在第三運算放大器OP3的反相輸入端和輸出端之間；電容C12和電阻R12并聯(lián)后與第三運算放大器OP3的正相輸入端連接；第三運算放大器OP3的輸出端依序連接電容C7、二極管D7和電容C10。

上述的基于光聲效應(yīng)的液位自動測量裝置中，所述的黑色光吸收材料層為涂覆在測量容器內(nèi)壁上的炭黑涂層。

上述的基于光聲效應(yīng)的液位自動測量裝置中，測量容器和待測容器之間的導(dǎo)管上設(shè)有控制閥。

上述的基于光聲效應(yīng)的液位自動測量裝置中，所述透氣孔的孔徑為2～5mm。

本實用新型采用上述結(jié)構(gòu)后，通過激光器、炭黑層、壓電傳感器和控制單元配合形成光聲效應(yīng)自動檢測裝置。控制單元產(chǎn)生不同頻率占空比一定的PWM驅(qū)動激光器，壓電傳感器反饋檢測容器中的共振信號給控制單元，壓電傳感器接受的信號最大時，信號頻率就是腔體的固有頻率。當(dāng)實驗腔體中液位變化時，共振頻率隨之變化。測量時，通過連接管把實驗容器與待測容器連通，即可實時測量液位。另外，通過信號傳輸系統(tǒng)，還可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離液位測量。

附圖說明