[发明专利]一种液面检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用光电传感器进行液面检测的方法及其装置。

背景技术

在一些化工实验或者液体的检测中常常需要控制容器内液体的高度，这样就需要在往容器注入液体时检测和监控其液面的高度。传统的液面检测方法主要有差压式液面测量方法、浮子式液面测量方法等，但是在一些高腐蚀性、高粘性或者有毒性的液体容器中需检测液面时需要尽量避免测量仪器与液体相接触，上述方法就不大适用。现有技术中有一种采用光电传感器的液面测试方法可适用于这类液体，其主要步骤为：在透明容器内液体上升过程中使用设置于透明容器一侧预定高度的光电传感器来检测设置于透明容器的另一侧的光源透过容器以及容器和液体的光线光强信号，并将其转化为连续的电流信号，再使用一恒定阻值电阻电路将上述连续的电流信号分压后得到一连续的分压信号，再使用模数转换电路模块将分压信号转化为连续变化的数字信号并发送至单片机，单片机将收到的连续变化的数字信号与一个预设的最小值进行比较，当两者相等时可判定此时液面高度为所需要的液面高度。其工作检测的原理为，当液体在容器内部时，由于液体与容器壁之间发生浸润现象会使得液面呈凹面的现象，这样，当容器一侧的光线进入容器后会在液面之间发生折射和反射的现象并使得只有部分光线能从容器的另一侧射出，在光源定位使入射光线不变的情况下随着液面的逐渐升高，等于是使得光线的入射角在逐渐变大，当入射角大至临界值时，会在液面发生全反射的现象，此时能从容器的另一侧射出的光线强度达到一最小值，并且特别地，当入射光线为水平射入的时候这种现象最为明显。本方法的原理就是先使用光线折射定律计算出此最小值理论上的大小并将其预先设置在单片机程序内，再将检测到的从容器的另一侧射出的实际光线强度值与其比较，当两者相等时即可判定此时液面高度为所需要的液面高度，然后单片机就可通过后继的控制系统，控制液体的注入，这样就完成了检测液面并将其控制在所设定高度的过程。采用这种方法实质上是依靠控制光电传感器所设置的高度来确定和控制所需液面的高度，在使用控制过程中检测机构不和液体直接接触，能避免被具有腐蚀性的液体侵蚀损坏。但是采用这种现有的检测方法，光线在实际传播过程中会由于液面气泡等因素的干扰而偏离其纯理论上的传播路线，这样就使得当检测到的实际光线强度与预先计算并设定的最小值相等时，其实际液面高度已经偏离了想要控制的液面高度，从而使得检测不准确。

我国专利号92239645.0所公开的一种实用新型，专利名称为全反射式光学液面监视器，采用分别设置于被监视液面警戒位置两侧的发光器和受光器以及一个监测电路构成，其检测原理和上述的采用光电传感器的液面测试方法的检测原理实质上相同，其中的发光器等同于上述方法中的光源，受光器等同于上述方法中的光电转换器，监测电路等同于上述方法中的恒定阻值分压电路、模数转换电路模块以及单片机，所以此实用新型专利的技术方案同样存在上述方法中存在的由于液面气泡等因素干扰而使得监测不准确的问题。

综上所述，现有的这些采用光电传感器的液面测试方法均具有抗干扰性差、测量精度低的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服上述现有技术的不足而提供一种抗干扰性好、测量精度高的液面检测方法，并随之提供一种本方法专用的检测装置。

为解决上述技术问题，发明人采用了如下的技术方案：

一种液面检测方法，包括以下步骤：

a、使用设置于透明容器一侧的光电传感器I来检测在液面上升并经过光电传感器I所在位置的过程中，设置于与光电传感器I相对的透明容器另一侧的光源I发出并透过容器以及容器和液体的光线光强信号I，并将其转化为连续的电流信号I；

b、再使用一恒定阻值电阻I将上述连续的电流信号I分压，得到连续的分压信号I；

c、使用模数转换电路模块I提取上述分压信号I并将其转化为连续变化的数字信号I，再将该数字信号I发送至单片机进行处理；

d、使用单片机来检测上述数字信号I的值并记为V₀，并得到V₀的最小值，将该最小值作为液体的特征值记为V₀′；此过程可靠单片机内预设的计算机程序自动完成；

e、使用设置于透明容器一侧光电传感器I的上方预定高度的光电传感器II来检测在液面上升并经过光电传感器II所在位置的过程中，设置于与光电传感器II相对的透明容器的另一侧的光源II发出并透过容器以及容器和液体的光线光强信号，并将其转化为连续的电流信号II；

f、再使用一恒定阻值电阻II将上述连续的电流信号II分压，得到连续的分压信号II；