[发明专利]光纤液位尺

说明书

所属领域

本发明属于计量领域，精密测量范畴。该发明主要应用于水、油流量检定装置的计量，可以对 水、油流量检定装置中标准容器计量颈上玻璃管中的液位进行大范围、高精度的测量，并将其液面 的高度转换成数字信号送于外显示器或计算机，为水、油流量检定装置的信息化管理，自动化测试 提供技术支持。本发明也可用于浮子式气体、透明液体流量计以实现其数字量转化

背景技术

以水流量检定装置为例：水流量检定装置是用于检定流量仪表准确性的设备，其结构大致如 图1。检定过程是使一定量的水以一定的流速从被检仪表(1)中流过，并完全流人标准容器中。标 准容器计量颈(2)上玻璃管(3)中的液位高度(4)由用卡尺构成的测量器(5)的读数尺游标(6) 测出，经换算指示出流人标准容器(7)中水的精确容积，再同被检仪表的容积指示值比较后得出 被检仪表的准确度。完成一次对被检仪表的计量测试。

目前，对水、油流量检定装置中标准容器计量颈上玻璃管中的液位高度值的读取主要是用目 测的方法，这种方法除因计量颈的位置过高而造成读数不便之外也不利于实现自动化测试和信息化 管理。为了解决上述问题，有采用光纤头定位，用步进电机带动精密丝杠作为长度基准来进行液位 读数的方法；有用摄像头摄像，然后用计算机进行界面分析得到液位读数的方法。前一种方法设备 的体积较大，较重，且造价不菲；后一种方法受摄像头视野的限制造成测量范围过窄。

发明内容

光纤液位尺能以低成本，轻重量，大范围，高精度完成对水、油流量检定装置中标准容器计 量颈上玻璃管中的液位高度值的读取、数字量的转换和同上位机通讯的任务。

光纤液位尺主要是由可分组发光、纵向排列的红外发光二极管阵列构成的条状红外光源1(图 2)；接收尺遮光板2(图2)；用多根光纤单股纵向、有序排列而成的接收尺3(图2)；光纤定心板 4(图2)；光管定心板5(图2)；主控板6(图2)上的红外光敏三极管接收阵列、单片机控制系统 加外壳7(图2)组成。

光纤液位尺工作时，红外发光管阵列组成的条状红外光源1(图2)安装在水、油流量检定装 置中标准容器计量颈上玻璃管8(图2)的一侧，用多根光纤单股纵向、有序排列而成的接收尺3 (图2)安装在对面一侧作为长度基准，接收经过玻璃管中空气或水或水的弯月面，经遮光板2(图 2)滤光后，来自条状红外光源1(图2)的红外光。接收尺中光纤组11(图2)的另一端有序的散 开，按照各组相同序号一一对应送入光纤定心板4(图2)相同序号的孔中，光纤将接收到的红外 光经光电管定心板5(图2)后送到主控板6(图2)上光电管阵列接收、由被单片机控制的A/D转 换器对其量化，经单片机分析、计算、得出液位高度值及一定时间内的液位平均高度值(用于液面 波动较大，平稳时间过长的测量)从而得出流人标准容器中水或油的容量。

光纤液位尺的优点为：1、接收尺是用多根光纤单股纵向、有序排列而成，接收尺的精度取决 于单根光纤的直径，所以能满足各种水、油流量检定装置的读数精度要求。2、接收尺的光纤另一 端可以有序的散开，为光敏三极管的使用提供了自由的空间，克服了因其体积较大而不能在水、油 流量检定装置上使用的缺点，充分发挥了光电管的价格优势。3、光纤液位尺的条状红外光源的红 外光发射，接收尺的红外光接收均采用分组扫描的方式，从而大幅减少了接收光电管的用量，进一 步降低了造价，减轻了重量，减小了体积、提高了可靠性。光纤液位尺实现了以低成本，大范围、 高精度的对水、油流量检定装置中标准容器计量颈上玻璃管中的液位高度值进行测量的目标。并且 不影响原有的人工读数，基本上不改动原设备，为原设备升级改造提供了方便。

具体实施方式

实施方式见图2，条状红外光源1(图2)，接收盒7(图2)分别安装在被测玻璃管两侧(对 面)并且用螺丝固定，接收尺遮光板2(图2)紧贴在条状红外光源1(图2)对面玻璃管的管壁上， 接收尺3(图2)中光纤的另一端有序的固定在光纤定心板4(图2)上，再经光电管定位板5(图 2)后将红外光送到主控板6(图2)上由光敏三极管阵列上进行接收，接收到的光电信号送到由单 片机、A/D转换器等电路组成的控制电路进行分析、处理、通信等工作，完成整个测试流程。

附图1为水流量检定装置示意图，图中1为流量仪表、2为计量径、3为读数玻璃管、4为液 位高度、5为测量器、6为读数尺游标、7为标准容器。