[发明专利]采用激光曲面镜反射进行熔硅液位检测的装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明属于检测与自动化装置技术领域，涉及一种采用激光曲面镜反射进行熔硅液位检测的装置，本发明还涉及采用该激光曲面镜反射进行熔硅液位检测的方法，用于单晶炉的液面检测。

背景技术

现有在采用斜入射斜接收式激光三角法对熔硅液位进行检测过程中，由于单晶炉室特殊的内外部结构及拉晶工艺要求的限制，使得激光入射点位置与光电检测器之间的距离较小，而激光入射点所在水平面到液面的垂直距离较大。激光从入射点入射，经过熔硅液面的反射进入光电检测器，再经过光电检测器内平面反射镜的反射将激光反射至传感器；当熔硅液面的液位发生较小的变化时，激光在经过光电检测器内的平面反射镜后在传感器上显示的光点位移变化与液位高度变化相同，使得反射至传感器上的光点位移变化不大，从而液位检测分辨率较低，检测精度不高。

激光三角液位检测系统的光路中，若采用平面镜来改变液面反射光线的光路时，无法实现将微小的液位变化放大为检测器上的光点位移变化，若采用园柱面镜来改变液面反射光线的光路时可以实现将微小的液位变化放大为检测器上的光点位移变化，但这种放大是非线性的，光点位置的变化不能直接反映液面位置的变化。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用激光曲面镜反射进行熔硅液位检测的装置，提高了熔硅液面液位的检测精度。

本发明的另一目的是提供一种采用激光曲面反射镜反射进行熔硅液位检测的方法。

本发明采用的技术方案是，一种采用激光曲面镜反射进行熔硅液位检测的装置，包括在单晶炉顶部两侧对称开设的两个开口，两个开口处分别设置有镀金石英玻璃，对应两个开口处分别设置有激光装置和CCD检测装置，激光装置和CCD检测装置内还设置有信号处理装置；

CCD检测装置的结构是：包括检测装置外壳，在检测装置外壳底部水平设置有滤光片，检测装置外壳的内壁竖直设置有驱动板，驱动板的内侧竖直设置有CCD传感器，检测装置外壳内还设置有反射面为凹面的曲面反射镜，曲面反射镜的反射面倾斜设置，且反射面朝向滤光片与CCD传感器，检测装置外壳的顶部设置有连接件；

激光装置的结构是：包括激光装置外壳，在激光装置外壳内设置有激光器，激光器的外表面设置有温控装置，激光器与温控装置分别与控制电路板相连接，激光装置外壳的顶部设置有电连接件与冷却空气接口；

信号处理装置的结构是：包括在激光装置内设置的激光器驱动电路、激光器温控电路与微处理器a，以及在CCD检测装置内设置的CCD驱动电路、图像信号处理电路与微处理器b，激光装置与CCD检测装置分别连接至RS485总线。

本发明采用的另一技术方案是，一种采用激光曲面反射镜反射进行熔硅液位检测的方法，具体按照以下步骤进行，

步骤1，

在单晶炉顶部两侧对称开设两个开口，在两个开口处分别安装镀金石英玻璃，在两个开口对应位置处分别设置激光装置和未装有曲面反射镜的CCD检测装置，激光装置和CCD检测装置内预设置信号处理装置，

信号处理装置的结构是：包括在激光装置内设置的激光器驱动电路、激光器温控电路与微处理器a，以及在CCD检测装置内设置的CCD驱动电路、图像信号处理电路与微处理器b，激光装置与CCD检测装置分别连接至RS485总线；

步骤2，

确定曲面反射镜反射面的形状以及曲面反射镜在CCD检测装置内的位置，具体过程为，