专利名称：一种液位的光电探测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种液位的光电探测装置，更详细的说，是涉及利用不同介质对光的折射率不同的特性来确定容器中溶液液位的装置。
背景技术：
在很多行业中对液体检测液体容积十分重要，特别是在生物、医药、化工、食品行业科研生产的过程中，检测液体容量的准确程度对实验结果最终的有效性有重大的影响， 检测耗费的时间对实验的进度，生产效率有重大的影响。在已有技术中，液位检测也存在很大的局限性，如专利CN99101820. 6容器中液位的检测方法和装置，采用光的反射特性，测试液体溶液中液位位置，但如果测试的是一种透明度不高的溶液，光的反射特性不是十分明显，就不能准确的测试出容器中的液位；发明专利CN200910103321 —种液面检测方法及装置，其原理是光在穿过空气和溶液的时候，光强不同，利用在溶液处和在空气处的线性光传感器对光强感应的对比来判断是否达到指定的液位，但不能实时连续检测溶液的液位变化；实用新型专利CN201020226003 —种液面检测装置，其原理也是利用光经过溶液和空气时所产生的光强的不同来检测溶液的液位，此方法可以连续检测液位；实用新型专利CN201020226002 —种液面检测装置，利用一束光照射在容器瓶的上方，利用的也是光在不同介质中传播后，光强不同，光电传感器的接收到不同的光强信号，从而检测出液面的位置。与上述专利相比，本实用新型除了具有连续检测液位的功能之外。由于利用的是光在不同介质中的折射角不同的原理，不同介质传播的折射光线位置不同，所以，此实用新型使得对液面的位置的检测更加准确，更加明显。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种光电液位检测装置， 该装置是利用光的折射特性实现对容器中液面位置的探测。本实用新型提供一种液位的光电探测装置，包括线形平行光发射�？�(1)、容器 O)、光信号接收�？�(3)，其特征在于所述线形平行光发射�？�(1)发射出一束很窄的平行光，平行光透过容器( 发生折射，平行光的光路不经过容器O)的中心轴，折射后的光照射在光信号接收�？镃3)上。所述的线形平行光发射�？�(1)包括光源(11)、透镜(12) 和狭缝(1 。透镜(1 为准直透镜。为了使光束变得很窄，狭缝(1 宽度为l_3mm。在线形平行光源(1)与容器( 之间可以加一个单色仪G)。单色仪(4)所透过的单色光应为溶液所能透过的光。光信号接收模块C3)可以是一条很窄的条形光信号接收�？椋湮恢迷谙咝纹叫泄馔腹萜鱋)内空气部分后所折射的方向上，或在线形平行光透过容器(2) 内溶液部分后折射线的方向上。光信号接收�？镃3)可以是多条条形光信号接收�？椋湮恢迷谙咝纹叫泄馔腹萜髦笳凵湎叩姆较蛏�。光信号接收�？镃3)可以是面状的光信号接收模块。光信号接收�？镃3)连接上位机，上位机包括检测单元和控制单元。[0007]为达到上述功能，本实用新型的构思是本实用新型是一种光电液位检测装置，利用容器内不同介质对光的折射率不同， 由此确定液面高度。本实用新型具有提供光线的光源和接收光线的光信号接收�？椋艄庀咄ü挥幸禾宓娜萜魇保实谝徽凵涮匦裕羧萜髦杏幸禾迨保实诙凵涮匦�。通过一束光线照射容器，产生第一或第二折射特性，被光信号接收装置接收，在光信号接收�？樯戏从吵霾煌姆植迹佣范ㄈ萜髦械囊何�。本实用新型与现有技术相比较有如下有益的效果1.测试简单、方便、精度高。2.对于液面位置的检测更加明显3.实验进行全程可进行实时监控，对实验进展更好的控制。
图1是本实用新型的各个元器件分布图。图2是本实用新型带单色仪的元器件分布图。图3是本实用新型的光路对比图。图4是本实用新型光束折射后照射在光信号接收�？樯系姆植纪�。图5是本实用新型光束通过容器时的剖面图。图中11.光源、12.准直透镜、13.狭缝、2.容器、3.光信号接收�？�、4.单色仪、 31.第一折射特性的光线、32.第二折射特性的光线、41.光信号接收�？樯峡掌恼凵涔庀摺�42光信号接收�？樯先芤旱恼凵涔庀�、43.液面位置。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步的描述。本实用新型各个元器件的分布如图1所示。本实用新型线形平行光发射�？�1、容器2、光信号接收�？�3组成。线形平行光发射�？�1包括光源11、透镜12、狭缝13。光源 11发出一束光通过准直透镜12准直，再通过狭缝13后变成一束很窄的平行光，光通过容器2，发生折射，照射在光信号接收�？�3上，光线被光信号接收�？�3接收，光信号接收�？�3接收到的光信号转化成电信号，传送到上位机处理；上位机预先设定好所需液位的值， 然后根据光信号接收�？樗牟煌牡缧藕牛觳獬鋈芤浩恐械囊何皇欠翊锏缴瓒ǖ闹�。当瓶中的液位达到所设定的值时，上位机按照预先设定好的程序，执行相应的动作。测试时应注意照射在溶液瓶的光线不能通过容器2圆心，否则不发生折射。本实用新型可在线形平行光发射�？�1和容器2中间加一个单色仪4，元件分布如图2所示。线形平行光发射模块1和容器2中间加一个单色仪4，单色仪4可以将线形平行光发射�？�1发出的光线过滤成单色光，使得在发生折射时偏移角度更加明显，折射特性更加明显，从而使测试结果更加准确。光进入容器内液体和空气的光路对比如图3所示。光折射的原理为光的折射特性是光由一种介质斜射入另一种介质或在同一种不均勻介质中传播时，方向发生偏折现象。不同介质的折射率不同。[0024]光的折射率的计算公式为
SinG1“ = ni2其中Q1为入射角。θ 2为出射角。η12为光线从介质1射向介质2的折射率。光线在同一垂直方向上照射时，假设光线从A点射入，从B点射出。由于容器中空气部分和液体部分的折射率不同，从B点所在垂直方向上，射入空气和射入溶液的光线的出射角不同，出射光线分别表现为第一折射特性和第二折射特性，在图中表现出来分别为光线31和光线32。光线31先后分别经过点C、D，照射在光信号接收�？樯�。光线32先后经过点F、G，照射在光信号接收�？樯�。由于折射率不同，通过容器有液体部分和没有液体部分发生的偏转角度不同，光信号的分布在接收�？樯夏苤苯犹逑殖隼矗夥植嫉奈恢貌煌�。图4给出了光照射在光信号接收�？樯系姆植纪肌Ｔ谕淮怪泵嫔希叫泄庥扇萜鹘橹噬湎蛉萜髂诘南路降囊禾搴蜕戏降目掌保捎诠庀咴儆扇萜髂诘囊禾搴涂掌サ饺萜魇保凵湎叩钠蚍较虿煌佣沟镁禾搴涂掌蟮恼凵湎咴谒椒较虿辉倨叫校掌恼凵湎叻植荚谏戏剑芤旱恼凵湎叻植荚谙路剑伊秸咴谒椒较蛏嫌幸欢ǖ木嗬�。两部分的折射光在光信号接收�？樯系姆植迹加胨矫娲怪�。因此，折射后的光，在光信号接收�？樯闲纬傻姆植既缤妓酒渲校掳氩糠值南呶ü芤旱恼凵涔庀�42，上半部分的线为通过空气的折射光线41，两者的交接，即虚线43为液面部分。如果容器内全是空气，在光信号接收�？樯系耐夹挝凵涔庀�42及其所在直线的虚线部分；如果容器内全是液体，在光信号接收�？樯系耐夹挝凵涔庀�42及其所在直线的虚线部分。由于折射线呈两条线状分布，因此光信号接收�？榭梢允敲孀吹模部梢允翘踝吹�。最节省的是条状的一条光信号接收�？椋环旁诰掌凵涞墓獾姆较蚧蚓禾逭凵涞墓獾姆较蛏�。光信号接收�？榈奈恢茫怯晒獾娜肷浣呛徒橹实恼凵渎示龆ǖ�。知道了折射率和入射角，就可以知道出射角的大�。约罢凵湎叩姆较颍佣商踝垂庑藕沤邮漳？榈姆胖玫奈恢�。光束通过容器2时的剖面图如图5所示，通过剖面图来解释如何计算液位。当光线从容器进入容器内的溶液和空气时，由于从容器射向溶液和从容器射向空气的折射率不同，出射角不同，折射线的偏折的方向不同，从而使得光信号接收�？樗诘奈恢貌煌Ｒ虼耍何坏募扑阄萜鞯娜芤旱撞孔魑迹俏猉I，溶液液面的折射光记为X2，光信号接收�？榈撞康奈恢眉俏猉3。因为是平行光照射，且在发生折射时，光线只是在水平方向折射偏移，在垂直方向光线的高度并没有发生偏移，因此可以利用垂直方向上光线的高度来计算液位。所以液面高度为光信号接收�？樯辖邮盏降娜芤赫凵涔獾母叨燃由瞎庑藕沤邮漳？榈撞康饺芤旱撞康木嗬耄簿褪撬担琱为X2到X3的距离加上X3到Xl的距离。即[0037]h = X2-X1 = (X2-X3) + (X3-X1)其中h 液面高度。Xl 溶液底部基准。X2:液面折射光位置。X3为光信号接收模块底部位置。实施例的具体工作过程为上位机预先通过标定将溶液液位的数据输入上位机程序，此时光路按照既定的光路照射到容器，最后照射在光信号接收�？樯希庑藕沤邮漳？榻庑藕抛傻缧藕糯衔换鄙衔换卸先芤旱母叨却锏剿ど璧闹礹。上位机所执行的动作是检测单元检测是否达到与所预设的液位相对应的电压或电流状态；当达到预设液位时，上位机程序控制单元控制仪器执行相应动作，发出报警或将溶液瓶取出。本实用新型对所公开的一种液位的光电探测装置进行了特别描述，但上述是示意性的不是限定性的，本领域技术人员在不偏离本实用新型范围内所作的修改，都属于本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种液位的光电探测装置，包括线形平行光发射�？�(1)、容器O)、光信号接收�？�(3)，其特征在于所述线形平行光发射�？�(1)发射出一束很窄的平行光，平行光透过容器( 发生折射，平行光的光路不经过容器( 的中心轴，折射后的光照射在光信号接收�？棰巧�。
2.根据权利要求1所述的一种液位的光电探测装置，其特征在于所述的线形平行光发射�？�(1)包括光源(11)、透镜(12)和狭缝(13)。
3.根据权利要求2所述的一种液位的光电探测装置，其特征在于透镜(1 为准直透^Mi ο
4.根据权利要求2所述的一种液位的光电探测装置，其特征在于为了使光束变得很窄，狭缝(13)宽度为1-3_。
5.根据权利要求1所述的一种液位的光电探测装置，其特征在于在线形平行光源(1) 与容器⑵之间可以加一个单色仪G)。
6.根据权利要求5所述的一种液位的光电探测装置，其特征在于单色仪(4)所透过的单色光应为溶液所能透过的光。
7.根据权利要求1所述的一种液位的光电探测装置，其特征在于光信号接收�？�(3) 可以是一条很窄的条形光信号接收�？椋湮恢迷谙咝纹叫泄馔腹萜鱋)内空气部分后所折射的方向上，或在线形平行光透过容器O)内溶液部分后折射线的方向上。
8.根据权利要求1所述的一种液位的光电探测装置，其特征在于光信号接收�？�(3) 可以是多条条形光信号接收�？椋湮恢迷谙咝纹叫泄馔腹萜髦笳凵湎叩姆较蛏�。
9.根据权利要求1所述的一种液位的光电探测装置，其特征在于光信号接收模块(3) 可以是面状的光信号接收�？�。
10.根据权利要求1所述的一种液位的光电探测装置，其特征在于光信号接收�？� (3)连接上位机，上位机包括检测单元和控制单元。 专利摘要一种液位的光电探测装置，由线形平行光发射模块和光信号接收�？樽槌桑咝纹叫泄夥⑸淠？榉⑸涑鲆皇苷钠叫泄猓叫泄馔腹萜鞣⑸凵洌叫泄獾墓饴凡痪萜鞯闹行闹幔凵浜蟮墓庹丈湓诠庑藕沤邮漳？樯�。本液位的光电探测装置利用光在不同介质中的折射特性，能够实现对透明容器中的液面高度进行探测的目的。
文档编号G01F23/292GK202204568SQ201120346469
公开日2012年4月25日 申请日期2011年9月15日 优先权日2011年9月15日
发明者朱平, 杨果, 石志娟, 董宁, 郭勇 申请人:深圳市华测检测技术股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
