[其他]光電攝相液位儀

無效

• 申請號: 85203066
• 申請日: 1985-07-27
• 公開（公告）號: CN85203066U
• 公開（公告）日: 1986-06-18
• 發明（設計）人: 賴梓星
• 申請（專利權）人: 總后基建營房部設計院
• 主分類號: G01F23/40
• 分類號: G01F23/40
• 代理公司: 總后專利代理服務中心
• 代理人: 張美楠

本實用新型屬于測量儀表，用于測量容器內部液面的高度。

目前，石油、化工、電力等部門所用的浮子式液位儀，多數都是利用浮子隨液面升降而升降的直線運動，經鋼絲繩、導向滑輪等傳遞部件，轉化成測量元件的旋轉運動，然后，在轉軸的一端連接指針式計數裝置，用于現場實測；另一端連接電信號元件（如光電碼盤、電刷碼盤等），經變送器傳至顯示儀，進行遠距離檢測。由于這類儀器的構造比較復雜，而其測量精度又與儀器本身的加工精度以及系統摩擦力等有著密切關系，因此，它們的共同缺點是：構造復雜；加工要求高；測量精度低，測量誤差為±5毫米。使用時間長了，精度還要下降。

為了提高測量精度，有些部門由有經驗的工人爬到罐頂將鋼尺伸入罐內直接測量；也有采用在浮子上安裝剛性刻度尺，尺子伸出罐外直接顯示等辦法。但前者除勞動強度大、不安全等缺點外。它們的共同缺點是不能進行遠距離檢測。

本實用新型的研究目的是提供一種結構簡單、測量精度高、既能實測、又能遙測的新型液位儀，測量誤差為±2毫米。

圖1為本實用新型的工作原理示意圖，整套儀器由浮子（1）、導向滑輪（2）、鋼絲繩（3）、鋼碼帶（4）、光電攝相器（5）、鋼碼帶導向輪（6）、平衡重錘（7）、放大器（8）、格雷碼顯示儀（9）、數字顯示儀（10）和計算機（11）組成的。其工作原理為：隨液面升降而升降的浮子（1）、經鋼絲繩（3）帶動鋼碼帶（4）作上、下移動，使鋼碼帶與液面同步升降。鋼碼帶的正面刻有明暗相間的編碼（每毫米長度編制一個），用光電攝相器（5）將編碼圖象拍攝下來，變成電信號，經放大器（8）和格雷碼顯示儀（9）傳給數字顯示儀（10），進行遙測。鋼碼帶的反面為米制刻度尺，最小單位亦為毫米（與正面的編碼信號相對應），進行現場實測。液位儀還可與計算機聯接，進行數據處理、液體質量顯示和打印記錄等工作。三個導向滑輪（2）供鋼絲繩導向用，1個鋼碼帶導向輪（6）供鋼碼帶導向用，平衡重錘（7）用于保持傳動系統內各力的平衡。

由上述可知，本實用新型所用的鋼碼帶，可取代現有液位儀中的運動轉換機構和計數裝置，從而達到簡化系統、提高測量精度的目的。

鋼碼帶上所采用的編碼方法為格雷碼編制法。攝相器為用小透鏡組成的紅外電眼光學系統，攝相器上裝有透鏡帽和抗擾板，以防止來自水平和垂直方向的光線干擾，從而提高電路的靈敏度。圖2為透鏡帽和抗擾板的結構示意圖。圖中，12為抗擾板，13為鋼碼帶，14為透鏡帽，15為紅外發射光束，16為紅外接收光束。

格雷編碼每次進位只改變一個碼符，因此，與二進制編碼相比的優點為誤識率低。

本實用新型所用的光電攝相器的功率僅為0.3瓦，防爆級別為HⅢe屬最高防爆等級。可在氫氣和二硫化碳中使用。

攝相器部分的另一個方案為采用光導纖維探測器，將發射束和吸收束置于同一側、同一方向上。以達到簡化機械結構、提高檢測精度的目的，其原理如圖3所示。圖中，13為鋼碼帶，17為發射束，18為接收束，19為混合束。發射束（17）和接收束（18）的斷面均是圓形斷面，此兩束組成的混合束（19）的斷面為矩形斷面（如圖中斷面Ⅰ－Ⅰ所示）。

在測量過程中，浮子所受的拉力、重力和浮力，始終處于平衡狀態。液面升降時，浮子隨著升降，帶動鋼絲繩和鋼碼帶升降，鋼絲繩和鋼碼帶的位置隨著液位的變化也要發生變化，由于它們二者本身存在重量（相對浮子浮力不能忽視），因此將會破壞系統內力的平衡，也就是三個力中的拉力會發生變化。這種變化，通過浮力的變化（也就是浮子在液體中浸沒高度的變化）得到調整。這樣，液面處于不同位置時，浮子有不同的浸沒高度，也就是說，液位變化和浮子及鋼碼帶所走的距離不同，這是造成系統測量誤差的一個重要因素。為了解決這個問題，經研究并用力平衡方程推導，得出如下結果：當鋼碼帶單位長度重量P等于鋼絲繩單位長度重量Q的二倍時（即P＝2Q時），鋼碼帶和液位所走的距離相同，即上述測量誤差始終等于零。從而，實現了系統測量誤差的自動補償。

本實用新型電路系統的邏輯框圖如圖4所示。

上述說明中的圖1和圖4給出了本實用新型的實施例。