[发明专利]一种非接触式管内液体检测器及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及测试测量技术中用于管内液体流经感知检测，尤其是涉及一种应用光电检测技术针对细管内的污水流经感知检测。

背景技术

目前，应用于测试测量技术中的液体检测感知技术主要有三类：

1.电极检测法：该方法涉及一个水样输入口1、一个计量杯2、一个电极探针3、一个信号线4。其应用原理为：计量杯2内有水样时，水样中的各种离子在电极探针的作用下移动使电极探针3两端形成通路。其构造如图1所示，主要为计量杯内水位上升后触碰到探针时，计量杯底部的电极和探针电极形成通路，从而得到信号。其缺点和不足在于：(1)不能测一些不导电的液体，如纯净水、酒精、某些液态有机物等；(2)溶液可能具有腐蚀性，使得必须选用铂金、钯金这样的贵重金属作为电极，价格昂贵；(3)离子富集在电极表面，对测定结果产生严重的影响，如本次计量的污水中含有的金属元素通过氧化还原反应富集在电极上，而将来计量酸性溶液时又与之反应。

2.光电透射法：该方法涉及一个光放射极5、一个光接收极6以及中间的玻璃管7，其原理为：根据液体和空气折射率的差别，光通过玻璃管后产生的汇聚或者发散作用。由于液体的折射率比空气大，当管内为液体的时候光汇聚作用强，当管内为空气的时候光汇聚作用弱。检测接收端的光强就可以得到管内是否有液体。原理示意图如图2所示。其缺点与不足在于：当管内为颜色较深的液体或污水时，由于从发射端发出的光被液体吸收了一部分，那么从接收端接收到的光强会相应的减弱很多，容易让管内有颜色较深的液体时误判为管内无液体。

3.锥形针-光电反射法：该方法涉及一个光发射极8、一个光接收极9、一个锥形玻璃探头10。其原理为：根据空气和液体的折射率差异，当锥形探头在空气介质11中时(如图3-①)，发射极发出的光线在探头内光线全反射到接收端，当锥形探头在液体介质12中时(如图3-②)，光线在锥形探头的界面上发生了折射，从而接收极不能接收到光信号。其缺点与不足在于：(1)如果安装在细管内，由于锥形突出部分容易挂住絮状物形成堵塞或误判；(2)装置要安装在细管内难度大，比较适合于大液面的液位检测。

综上所述，污水和环境水样的水质情况比较复杂，通常含有大量的杂质或腐蚀性成分，传统的液体检测感知技术在该领域的应用效果不佳。

发明内容

由于现有技术在对污水或者水质情况比较复杂的环境下进行检测时，检测效果方面存在弊端，导致大多数液体检测装置成本过高，或者应用受限。针对现有技术在该领域液体检测感知应用中遇到的问题，本发明提供一种非接触式管内液体检测器，其特征在于：包括外壳、检测部件、玻璃管和面板，所述玻璃管通过管孔与所述检测部件及外壳串接，用于液体的进出；所述检测部件置于所述外壳内部，并与所述外壳相固定，所述外壳与所述面板相固定；所述检测部件包括玻璃管架和控制电路板，其中：所述控制电路板包括发光二极管、光电传感器以及信号输出电路，所述发光二极管用于提供光发射极的发射光源，所述光电传感器用于提供光接收极的光信号接收，并将光信号转变成为电信号，通过所述信号输出电路是否输出电信号来判断所述玻璃管内是否为液体；所述玻璃管架包括一个用以放置所述发光二极管的光发射极的端口、一个用以放置所述光电传感器的光接收极的端口以及一个用以将所述玻璃管置于其中的玻璃管预留管孔。

本发明还提供使用该非接触式管内液体检测器检测液体的方法，其特征在于，包括以下步骤：当玻璃管内为空气时，利用控制电路板控制红外发光二极管发射光源，光发射极发射的光线按照设计的入射角度投射在玻璃管的外壁上，产生第一次折射将光线投射在玻璃管的内壁。由于玻璃管与空气两介质密度相差很大，光线在内壁上产生全反射，经玻璃管外壁折射投射到光接收极的光电传感器，光电传感器将光信号转变成为电信号输出，此时玻璃管内无液体；当液体流经玻璃管时，由于玻璃管和液体两介质密度近似，光线在玻璃管内壁上不会产生全反射，光线将产生第二次折射进入玻璃管内，又经玻璃管内壁和外壁两次折射投射到玻璃管外，因此，在光接收极的位置无法接收到光信号，信号输出电路无信号输出，表征此时管内有液体。基于该原理，本检测器可准确可靠地感知了管内液体的流经。

附图说明

图1是现有的应用电极检测法设计的液体检测器；

图2是现有的应用光电透射法设计的液体检测器；

图3是现有的应用锥形针-光电反射法设计的液面检测器；

图4是本发明的光路原理示意图；

图5是本发明实施例的右视图和主视图；

图6是本发明的玻璃管架结构示意图。

具体实施方式