專利名稱：反射式光電液位計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液位高度的測量與控制技術(shù)，特別是涉及一種反射式光電液位計。
背景技術(shù)：
目前，在對于水、油、蒸汽等具有高溫和腐蝕性液體的液位測量中，測量儀器往往 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用不方便。平板液位計雖然簡單，但其運用的目測的方法浪費了人力，現(xiàn)場使 用中容易被打碎，并產(chǎn)生液體泄漏造成設(shè)備和人員傷害，使用起來很不方便，而其它液位計 則不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且在某些特殊場合(如有毒液體或易燃易爆介質(zhì)的液位，密閉非透明容 器中液體的液位等)用人工讀數(shù)的方法又很不方便。此外，有些液位計由于與液體長期接觸 而被腐蝕，因而造成測量誤差，并導(dǎo)致其使用壽命大大的減少，甚至失效，同時，被測量液體 的工作壓力和溫度的變化，會影響到被測介質(zhì)的密度和容器的精確體積，導(dǎo)致液位測量不 準確，需要對測量值進行修正，而現(xiàn)有的液位計卻缺少這樣的修正功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種既結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，又能修正液位計性能變化、被 測量介質(zhì)光學特性變化、被測量介質(zhì)溫度和壓力變化對液位測量值影響的反射式光電液位 計。為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種反射式光電液位計，其創(chuàng)新點在 于
a、包括光發(fā)生器件、光接收器件和光電傳感器信號處理電路；
b、還包括安裝法蘭、壓緊螺母、透明管、若干個光導(dǎo)管以及光導(dǎo)管定位桿，安裝法蘭與 壓緊螺母密封連接，且形成密封腔，透明管的上部伸入密封腔內(nèi)，且透明管的管身與壓緊螺 母密封固定連接，光導(dǎo)管定位桿與透明管固定連接且位于透明管的內(nèi)腔，若干個光導(dǎo)管固 定連接在光導(dǎo)管定位桿上，所述光導(dǎo)管中裝有光發(fā)生器件和光接收器件；
C、所述光電傳感器信號處理電路包括光信號處理電路、溫度傳感器電路、壓力傳感器、 單片機電路、電源電路和顯示電路，所述單片機電路主要由單片機組成；
d、所述光接收器件接收光發(fā)生器件發(fā)出的光信號，所述光接收器件與光信號處理電路 電連接，所述光信號處理電路處理光接收器件所接收到的光信號，所述光信號處理電路與 單片機電連接，所述溫度傳感器電路與單片機電連接，所述壓力傳感器的信號輸出端與單 片機電連接，所述單片機與顯示電路電連接，所述電源電路與單片機電連接；
e、所述光發(fā)生器件與電源電路電連接。所述安裝法蘭的下部具有環(huán)形連接凸臺，環(huán)形連接凸臺的外周具有外螺紋，壓緊 螺母的沉孔壁具有內(nèi)螺紋，環(huán)形連接凸臺的外螺紋與壓緊螺母的內(nèi)螺紋相連接。所述光導(dǎo)管定位桿的上部與透明管的內(nèi)端上部固定連接，光導(dǎo)管定位桿的下部懸 伸在透明管的內(nèi)腔中，至少有五個光導(dǎo)管間隔均勻的固定連接在光導(dǎo)管定位桿上，且每個 光導(dǎo)管的中心線均與光導(dǎo)管定位桿相互垂直。
所述壓緊螺母的沉孔內(nèi)具有密封圈，安裝法蘭的環(huán)形連接凸臺下端與密封圈相 抵，透明管的上端部具有徑向環(huán)形凸臺，徑向環(huán)形凸臺下端與密封圈上部相抵，密封圈下部 與壓緊螺母的沉孔底面相抵，密封圈的中孔箍在透明管的管身上。所述密封圈為楔形密封圈。所述透明管為玻璃管。所述光接收器件為P-I-N光偵測器或APD光偵測器或光電管或光敏電阻，所述溫 度傳感器電路包括溫度傳感器，所述溫度傳感器為半導(dǎo)體溫度計或熱敏電阻，所述壓力傳 感器選用WiotohelidOOOSGT系列壓力傳感器或者WffDP系列壓力傳感器，所述光發(fā)生器件 為LED或微型燈或米泡。所述顯示電路包括顯示驅(qū)動電路和6個顯示器件，所述顯示驅(qū)動電路驅(qū)動顯示器 件。所述光信號處理電路包括濾波電路、信號放大電路和A/D轉(zhuǎn)換器，所述濾波電路 與信號放大電路電連接，所述信號放大電路與A/D轉(zhuǎn)換器電連接。還包括串口通訊電路，所述串口通訊電路由RS232及其外圍電路組成。采用上述結(jié)構(gòu)后，由于安裝法蘭與壓緊螺母密封連接，且形成密封腔，透明管的上 部伸入密封腔內(nèi)，且透明管的管身與壓緊螺母密封固定連接，光導(dǎo)管定位桿與透明管固定 連接且位于透明管的內(nèi)腔，若干個光導(dǎo)管固定連接在光導(dǎo)管定位桿上，因此結(jié)構(gòu)簡單，使用 方便，而且上述零件可以通過市場購買到，價格合理；用于液位測量時只要將光接收器件和 光發(fā)生器件分別與光電傳感器信號處理電路電連接，并將本發(fā)明安裝在需要測量的液體槽 內(nèi)就能通過光導(dǎo)管內(nèi)的光發(fā)生器件發(fā)射的光線，經(jīng)過透明管內(nèi)壁反射，再通過光電傳感器 信號處理電路處理來光接收器件接收的反射光線強弱來測量液位高度，因此測量簡單，使 用方便；由于使用了光接收器件、溫度傳感器電路、壓力傳感器等器件，能從光學、溫度、壓 力等方面提供較為準確的數(shù)值，故用于光電液位計時能夠克服傳感器性能變化、被測量介 質(zhì)光學特性變化、被測量介質(zhì)溫度、壓力變化對液位測量值的影響；本發(fā)明通過光電轉(zhuǎn)換技 術(shù)和以單片機為核心的信號處理電路，準確顯示液面高度；玻璃管外殼使檢測裝置與液體 分離，大大延長了其使用壽命，又因為使用的是一體式的玻璃管，更方便了維護和清洗，且 反射式光電液位計為內(nèi)置式的，即使發(fā)生了損壞事故，也不會造成人員與財產(chǎn)的損失；光電 元件無磨損，降低了維修成本。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖； 圖2是本發(fā)明的使用狀態(tài)圖3為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明的光接收器件4’的電路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明的濾波電路A2-1的電路示意圖； 圖6為本發(fā)明的信號放大電路A2-2的電路示意圖； 圖7為本發(fā)明的A/D轉(zhuǎn)換器A2-3的電路示意圖8為本發(fā)明的光接收電路7、濾波電路A2-1與信號放大電路A2-2的電路連接示意
圖；圖9為本發(fā)明的顯示電路A5的電路示意圖； 圖10為本發(fā)明的單片機電路A7的電路示意圖； 圖11為本發(fā)明的溫度傳感器電路A3電路示意圖； 圖12為本發(fā)明的壓力傳感器A6的電路示意圖； 圖13為本發(fā)明的電源電路A4的電路示意圖； 圖14為本發(fā)明的串口通訊電路A8的電路示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖給出的實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。參見圖廣14所示，一種反射式光電液位計，包括光發(fā)生器件4、光接收器件4’和 光電傳感器信號處理電路A ；還包括安裝法蘭1、壓緊螺母2、透明管3、若干個光導(dǎo)管5以及 光導(dǎo)管定位桿6，安裝法蘭1與壓緊螺母2密封連接，且形成密封腔1-1，透明管3的上部伸 入密封腔1-1內(nèi)，且透明管3的管身與壓緊螺母2密封固定連接，光導(dǎo)管定位桿6與透明管 3固定連接且位于透明管3的內(nèi)腔3-1，若干個光導(dǎo)管5固定連接在光導(dǎo)管定位桿6上，所 述光導(dǎo)管5中裝有光發(fā)生器件4和光接收器件4’ ；所述光電傳感器信號處理電路A包括 光信號處理電路A2、溫度傳感器電路A3、壓力傳感器A6、單片機電路A7、電源電路A4和顯 示電路A5，所述單片機電路A7主要由單片機Ul組成；所述光接收器件4’接收光發(fā)生器件 4發(fā)出的光信號，所述光接收器件4，與光信號處理電路A2電連接，所述光信號處理電路A2 處理光接收器件4’所接收到的光信號，所述光信號處理電路A2與單片機Ul電連接，所述 溫度傳感器電路A3與單片機Ul電連接，所述壓力傳感器A6的信號輸出端與單片機Ul電 連接，所述單片機Ul與顯示電路A5電連接，所述電源電路A4與單片機Ul電連接；所述光 發(fā)生器件4與電源電路A4電連接。參見圖1所示，為了裝拆方便，所述安裝法蘭1的下部具有環(huán)形連接凸臺1-2，環(huán)形 連接凸臺1-2的外周具有外螺紋，壓緊螺母2的沉孔2-1壁具有內(nèi)螺紋，環(huán)形連接凸臺1-2 的外螺紋與壓緊螺母2的內(nèi)螺紋相連接。參見圖1所示，為了精確的測量液位，所述光導(dǎo)管定位桿6的上部與透明管3的內(nèi) 端上部固定連接，光導(dǎo)管定位桿6的下部懸伸在透明管3的內(nèi)腔3-1中，至少有五個光導(dǎo)管 5間隔均勻的固定連接在光導(dǎo)管定位桿6上，且每個光導(dǎo)管5的中心線均與光導(dǎo)管定位桿6
相互垂直。參見圖1所示，為了使透明管3和壓緊螺母2密封連接，所述壓緊螺母2的沉孔 2-1內(nèi)具有密封圈7，安裝法蘭1的環(huán)形連接凸臺1-2下端與密封圈7相抵，透明管3的上 端部具有徑向環(huán)形凸臺3-2，徑向環(huán)形凸臺3-2下端與密封圈7上部相抵，密封圈7下部與 壓緊螺母2的沉孔2-1底面相抵，密封圈7的中孔箍在透明管3的管身上，密封圈7為楔形 密封圈，當然也可以是0型密封圈。參見圖1所示，為了更加節(jié)省費用，所述透明管3為玻璃管。如圖1、3、11、12所示，所述光接收器件4’為P_I_N光偵測器或APD光偵測器或光 電管或光敏電阻，所述溫度傳感器電路A3包括溫度傳感器，所述溫度傳感器為半導(dǎo)體溫度 計或熱敏電阻，所述壓力傳感器A6選用Wiotohelic3000SGT系列壓力傳感器或者WffDP系 列壓力傳感器，所述光發(fā)生器件4為LED或微型燈或米泡。
如圖3、9所示，所述顯示電路A5包括顯示驅(qū)動電路A5_l和6個顯示器件A5_2，所 述顯示驅(qū)動電路A5-1驅(qū)動顯示器件A5-2。如圖4、5、6、7、8所示，所述光信號處理電路A2包括濾波電路A2_l、信號放大電路 A2-2和A/D轉(zhuǎn)換器A2-3，所述濾波電路A2-1與信號放大電路A2-2電連接，所述信號放大 電路A2-2與A/D轉(zhuǎn)換器A2-3電連接。A/D轉(zhuǎn)換器A2-3選用AD7890。所述濾波電路A2-1 包括電容CO1、電容C02、電容C03、電容C04、電容C05和電容C06，所述電容CO1和電容C02 并聯(lián)，所述電容C03和電容C04并聯(lián)，所述電容C05和電容C06并聯(lián)，所述電容COl和電容 C02的一端接電源VCC、電容C03和電容C04的一端接-12V，電容C05和電容C06的一端接 +12V,所述電容C01、電容C02、電容C03、電容C04、電容C05和電容C06的另一端均接地。所 述信號放大電路A2-2包括放大器、電阻、電容和電阻器。如圖3、10所示，本實施例中采用了四個光電傳感器。每個光電傳感器連接一個信 號放大電路A2-2。單片機電路A7包括單片機U1、復(fù)位電路、晶振電路，還包括大容量串行 E2PR0M。大容量串行E2PR0M選用型號為AT24C512。如圖3、14所示，還包括串口通訊電路A8，所述串口通訊電路A8由RS232及其外圍 電路組成。參見圖1、2所示，本發(fā)明用于液位測量時，把安裝法蘭1固定連接在液體槽8上， 并把透明管3伸入液體槽8內(nèi)，并將若干個光導(dǎo)管5上的光發(fā)生器件4和光接收器件4’分 別與光電傳感器信號處理電路A電連接，測量時，光導(dǎo)管5內(nèi)的光發(fā)生器件4發(fā)射光線到透 明管3的內(nèi)壁上，并且反射到光接收器件4’，由于氣體和液體吸收光線的差異使光接收器 件4’讀取的數(shù)據(jù)也不同，再導(dǎo)入到光電傳感器信號處理電路A進行處理，得出液體槽8內(nèi) 的液位。本發(fā)明主要用于水、油等液體量的測定，其原理是在被測量液體容器內(nèi)置入兩只 平行、密封、透明的管子，管子可由玻璃、塑料等透光材料制作。在其中一只管內(nèi)置入光發(fā)射 器件，作為光源，其光發(fā)射方向一般應(yīng)正對著另外一只管子；在另外一只管子與發(fā)光器件安 裝位置對應(yīng)的適當位置安裝光接收器件，接收光并判斷光強，并根據(jù)接收光的強弱輸出對 應(yīng)的電信號；由于光通過液體與通過液體表面上的液體蒸汽(或空氣)的透射與反射能力的 不同，當液位改變的時候，光接收器件接收到的光強將發(fā)生改變，液面上的接收器和液面下 的接收器將接收到明顯不同的光信號，該信號傳遞給信號比較和處理的光電傳感器信號處 理電路A，進而得到準確的液位高度。本發(fā)明在用于光電液位計時能克服傳感器性能變化、被測量介質(zhì)光學特性變化、 被測量介質(zhì)溫度和壓力變化對液位測量的影響，能正確處理和顯示被測量液體的液位。
權(quán)利要求
1.一種反射式光電液位計，其特征在于a、包括光發(fā)生器件(4)、光接收器件(4’)和光電傳感器信號處理電路(A);b、還包括安裝法蘭(1)、壓緊螺母(2)、透明管(3)、若干個光導(dǎo)管(5)以及光導(dǎo)管定位 桿(6)，安裝法蘭(1)與壓緊螺母(2)密封連接，且形成密封腔(1-1)，透明管(3)的上部伸入 密封腔(1-1)內(nèi)，且透明管(3)的管身與壓緊螺母(2)密封固定連接，光導(dǎo)管定位桿(6)與 透明管(3)固定連接且位于透明管(3)的內(nèi)腔(3-1)，若干個光導(dǎo)管(5)固定連接在光導(dǎo)管 定位桿(6)上，所述光導(dǎo)管(5)中裝有光發(fā)生器件(4)和光接收器件(4’)；c、所述光電傳感器信號處理電路(A)包括光信號處理電路(A2)、溫度傳感器電路 (A3)、壓力傳感器(A6)、單片機電路(A7)、電源電路(A4)和顯示電路(A5)，所述單片機電路 (A7)主要由單片機(Ul)組成；d、所述光接收器件(4’)接收光發(fā)生器件(4)發(fā)出的光信號，所述光接收器件(4’)與光 信號處理電路(A2)電連接，所述光信號處理電路(A2)處理光接收器件(4’)所接收到的光 信號，所述光信號處理電路(A2)與單片機(Ul)電連接，所述溫度傳感器電路(A3)與單片機 (Ul)電連接，所述壓力傳感器(A6)的信號輸出端與單片機(Ul)電連接，所述單片機(Ul)與 顯示電路(A5)電連接，所述電源電路(A4)與單片機(Ul)電連接；e、所述光發(fā)生器件(4)與電源電路(A4)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式光電液位計，其特征在于所述安裝法蘭(1)的下 部具有環(huán)形連接凸臺(1-2)，環(huán)形連接凸臺(1-2)的外周具有外螺紋，壓緊螺母(2)的沉孔 (2-1)壁具有內(nèi)螺紋，環(huán)形連接凸臺(1-2)的外螺紋與壓緊螺母(2)的內(nèi)螺紋相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式光電液位計，其特征在于所述光導(dǎo)管定位桿(6)的 上部與透明管(3)的內(nèi)端上部固定連接，光導(dǎo)管定位桿(6)的下部懸伸在透明管(3)的內(nèi)腔 (3-1)中，至少有五個光導(dǎo)管(5)間隔均勻的固定連接在光導(dǎo)管定位桿(6)上，且每個光導(dǎo) 管(5)的中心線均與光導(dǎo)管定位桿(6)相互垂直。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反射式光電液位計，其特征在于所述壓緊螺母(2)的沉孔 (2-1)內(nèi)具有密封圈(7)，安裝法蘭(1)的環(huán)形連接凸臺(1-2)下端與密封圈(7)相抵，透明 管(3)的上端部具有徑向環(huán)形凸臺(3-2)，徑向環(huán)形凸臺(3-2)下端與密封圈(7)上部相抵， 密封圈(7)下部與壓緊螺母(2)的沉孔(2-1)底面相抵，密封圈(7)的中孔箍在透明管(3) 的管身上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反射式光電液位計，其特征在于所述密封圈(7)為楔形密 封圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式光電液位計，其特征在于所述透明管(3)為玻璃管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式光電液位計，其特征在于所述光接收器件(4’) 為P-I-N光偵測器或APD光偵測器或光電管或光敏電阻，所述溫度傳感器電路(A3)包 括溫度傳感器，所述溫度傳感器為半導(dǎo)體溫度計或熱敏電阻，所述壓力傳感器(A6)選用 WiotohelidOOOSGT系列壓力傳感器或者WffDP系列壓力傳感器，所述光發(fā)生器件(4)為LED 或微型燈或米泡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式光電液位計，其特征在于所述顯示電路(A5)包括 顯示驅(qū)動電路(A5-1)和6個顯示器件(A5-2)，所述顯示驅(qū)動電路(A5-1)驅(qū)動顯示器件 (A5-2)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式光電液位計，其特征在于所述光信號處理電路(A2) 包括濾波電路(A2-1 )、信號放大電路(A2-2)和A/D轉(zhuǎn)換器(A2-3)，所述濾波電路(A2_l)與 信號放大電路(A2-2)電連接，所述信號放大電路(A2-2)與A/D轉(zhuǎn)換器(A2-3)電連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式光電液位計，其特征在于還包括串口通訊電路 (八8)，所述串口通訊電路(々8)由RS232及其外圍電路組成。
全文摘要
一種反射式光電液位計，包括光發(fā)生器件、光接收器件和光電傳感器信號處理電路；還包括安裝法蘭、壓緊螺母、透明管、若干個光導(dǎo)管以及光導(dǎo)管定位桿，若干個光導(dǎo)管固定連接在光導(dǎo)管定位桿上，所述光導(dǎo)管中裝有光發(fā)生器件和光接收器件；所述光電傳感器信號處理電路包括光信號處理電路、溫度傳感器電路、壓力傳感器、單片機電路、電源電路和顯示電路，所述光接收器件接收光發(fā)生器件發(fā)出的光信號，所述光接收器件與光信號處理電路電連接，所述光信號處理電路處理光接收器件所接收到的光信號。本發(fā)明既結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，又能修正傳感器性能變化、被測量介質(zhì)光學特性變化、被測量介質(zhì)溫度和壓力變化對液位測量值的影響。
文檔編號F16J15/06GK102095470SQ20101060506
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月26日
發(fā)明者劉巍, 屠越, 田宏吉, 芮欣鵬, 陶宇, 黃菲 申請人:河海大學常州校區(qū)