本發(fā)明屬于檢測領(lǐng)域，更具體地涉及一種液面檢測裝置。
背景技術(shù)：
目前，在醫(yī)療、化工、理化分析等應(yīng)用領(lǐng)域需要對(duì)待分析的液體進(jìn)行精確取樣。
常見的液面感應(yīng)方法主要分為接觸式或非接觸式兩種，非接觸式主要有超聲波法、激光法和ccd成像法等。非接觸式方法設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本高，提取試劑的探針空間小，又處于旋轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不適宜安裝傳感器或攝像機(jī)。
接觸式液面感應(yīng)方法主要有電阻法、電容法等，由于其試劑杯子的口徑小，只有10毫米，因此試劑液面呈現(xiàn)下凹型，而不是平面。試劑量會(huì)隨著提取過程減少，所以液面是逐漸下降的。這樣采用探長下降固定高度的方法和在試管兩側(cè)安裝光電收發(fā)信號(hào)的方法不能有效的檢測到試劑的實(shí)際液面。電阻法由于需要另外增加一個(gè)電極，增大了交叉污染的機(jī)會(huì)；電容法則存在在環(huán)境濕度大的情況下，即使沒有碰到液面也會(huì)給出液面檢測到的錯(cuò)誤結(jié)果，穩(wěn)定性差。
而作為樣本測試分析的液體一般都只在毫升級(jí)，由此產(chǎn)生的電容變化很小，加之環(huán)境濕度、各種寄生電容帶來的干擾，容易導(dǎo)致檢測不準(zhǔn)確。另一方面，電容變化測量的響應(yīng)時(shí)間比較長，會(huì)引入數(shù)毫秒或數(shù)十毫秒的延遲，影響取樣精度。為了提高精確取樣系統(tǒng)中液面檢測精度和響應(yīng)靈敏度，需要設(shè)計(jì)一種全新的液面檢測方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
一、發(fā)明目的。
本發(fā)明為了提高毫米級(jí)液面取樣的靈敏度和精度，提出了一種液面檢測裝置。
二、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案。
本發(fā)明提出的液面檢測裝置，光學(xué)檢測模塊、光接收和傳導(dǎo)部件、取樣探針，所述的光接收和傳導(dǎo)部件內(nèi)嵌取樣探針內(nèi)，頂端與光學(xué)檢測模塊連接，光接收和傳導(dǎo)部件的底端設(shè)置光接收面，其光接收面與取樣探針針頭端面、液面保持平行；光接收和傳導(dǎo)部件的折射率與液體折射率相近，光接收和傳導(dǎo)部件采集空氣中的光信號(hào)和液面接觸的光信號(hào)的突變進(jìn)行液面檢測。
液面檢測裝置還包括光源模塊，所述光源模塊的出射光方向與液面的夾角a滿足公式：
更進(jìn)一步具體實(shí)施方式中，所述的取樣探針可拆卸設(shè)置。為了實(shí)現(xiàn)不同的液面折射率的光接收和傳導(dǎo)部件材料的更換。
更進(jìn)一步具體實(shí)施方式中，所述的接收和傳導(dǎo)部件與取樣探針采用石英玻璃套管，取樣探針為外石英玻璃套管，接收和傳導(dǎo)部件在內(nèi)石英玻璃套管內(nèi)部。
更進(jìn)一步具體實(shí)施方式中，所述的接收和傳導(dǎo)部件與取樣探針一體制成石英玻璃內(nèi)嵌管。
液面檢測裝置的接收和傳導(dǎo)部件的光接收面為平面結(jié)構(gòu)、凹面結(jié)構(gòu)或者凸面結(jié)構(gòu)。
液面檢測裝置的光學(xué)檢測模塊包括光電轉(zhuǎn)換部件，接收和傳導(dǎo)部件將光信號(hào)傳輸至光電轉(zhuǎn)換部件轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
液面檢測裝置的光電轉(zhuǎn)換部件采用雪崩二極管作為光電轉(zhuǎn)換器件，經(jīng)過i-v轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生與光強(qiáng)成比例變化的電壓信號(hào)進(jìn)行測量。
三、本發(fā)明所產(chǎn)生的技術(shù)效果。
本發(fā)明利用液體為光密介質(zhì)和空氣為光疏介質(zhì)的不同特性，結(jié)合過光接收和傳導(dǎo)部件材料折射率與液體折射率相近的設(shè)計(jì)，可以液面探測過程中的光信號(hào)的突變，相對(duì)于其他方式的信號(hào)采集，比如電容變化等，其具有信號(hào)變化明顯，靈敏度高、響應(yīng)速度快的特點(diǎn)；本發(fā)明硬件結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，但能夠?qū)崿F(xiàn)毫升級(jí)的液面高度檢測，效果顯著，應(yīng)用范圍廣。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
如圖1所示，本發(fā)明液面檢測裝置的一種實(shí)現(xiàn)方法，由光學(xué)檢測模塊（1）、光源模塊（4）和測量模塊（5）組成。
光學(xué)檢測模塊（1）由光接收和傳導(dǎo)部件（2）和光電轉(zhuǎn)換部件（3）組成。本例中光接收和傳導(dǎo)部件（2）為一根獨(dú)立的石英玻璃棒，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要，光接收和傳導(dǎo)部件（2）也可以制作為石英玻璃套管或者石英玻璃內(nèi)嵌管以便與取樣探針（6）融為一體。光接收和傳導(dǎo)部件（2）的光接收面與取樣探針（6）的針頭保持平齊，一起移動(dòng)，這樣光接收和傳導(dǎo)部件（2）的光接收面接觸到液面也就意味著取樣探針（6）的針頭接觸到液面。本例中光電轉(zhuǎn)換部件（3）采用雪崩二極管（apd）作為光電轉(zhuǎn)換器件，經(jīng)過i-v轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生與光強(qiáng)成比例變化的電壓信號(hào)供測量模塊（5）使用。
光源模塊（4）發(fā)出的光線透過試劑管壁（7）進(jìn)入液體（8），然后透過液面（9）進(jìn)入空氣（10）。由于液體是光密介質(zhì)，空氣是光疏介質(zhì)，光線在從液面（9）進(jìn)入空氣（10）的過程中，入射角大于臨界角的光線由于全反射的作用無法穿透液面（9）進(jìn)入空氣（10），因此當(dāng)光接收和傳導(dǎo)部件（2）的光接收面位于空氣中時(shí)，光接收和傳導(dǎo)部件（2）接收到的光強(qiáng)較弱。當(dāng)光接收和傳導(dǎo)部件（2）的光接收面接觸液面時(shí)，由于光接收和傳導(dǎo)部件（2）的材料的折射率與液體（9）的折射率接近，全反射效果不明顯，此時(shí)光接收和傳導(dǎo)部件（2）接收到的光強(qiáng)較強(qiáng)。因此光電轉(zhuǎn)換部件（3）輸出的電壓信號(hào)在光接收和傳導(dǎo)部件（2）的光接收面接觸液面的前后會(huì)有明顯的變化，會(huì)產(chǎn)生突變。
測量模塊（5）通過測量光電轉(zhuǎn)換部件（3）輸出的電壓信號(hào)，分析電壓信號(hào)中的突變來判斷光學(xué)檢測模塊（1）是否接觸到液面，并輸出相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。