[实用新型]基于线阵CCD与透明管的液位测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种液位测量装置。

背景技术

液位是工业过程中最重要和较常见的测量参数之一，随着国家工业的迅速发展，液位测量技术被广泛应用到石油、化工、医药、食品等各行各业中，尤其在化工业生产过程中，常需对液体液位进行精确测量，由于这些液体一般都是易爆、易挥发、强腐蚀及有毒性液体，给传统的液位检测带来一定难度，实现智能化、微型化、高精度是液位测量目前的发展方向。

随着现代光学技术与光电子技术的进步，电荷耦合器件的精密制造技术及性能得到了快速发展。这使得利用线阵CCD的高分辨力测量液位的微小变化成为可能，并为液位测量提供了新的手段。

目前主要有多种基于CCD的液位测量方法。一、基于线阵CCD的激光反射法：该方法的实现原理是通过一个激光器在被测液位的斜上方入射一束激光，反射的光被线阵CCD接收，当液位变化时，激光与液面的接触点发生变化，这使线阵CCD所接收光的像素位置发生变化，从而测出液位。这种方法的主要弱点是易受环境因素的影响，很难在运动载体上施用。二、基于线阵CCD的光学成像法：该方法的实现原理是利用反射板反射线光源的光线到光源所对应的另一侧，所反射的光线穿过透明容器并由光学透镜成像于CCD上。该方法利用了光学中的透镜成像原理，测量范围广，但是需要物镜、反射板等器件，占用体积大，此外由于测量范围大，CCD与液面距离较远，焦距的调节也比较困难，容易产生较大误差。三、基于CCD的平行光成像法：该方法的实现原理是将光源与线阵CCD分布于柱形透明容器两侧，线光源所发射的光通过盛放液体的柱形透明容器后，由于柱形透明容器的透镜效应，将CCD传感器置于等效透镜的焦线上，对应界面处将产生较大的光强差别。该方法结构相对简单，但是由于线阵CCD需置于等效透镜的焦线上，从而CCD与透明管需要有一定的距离，同时这种等效透镜的焦距是变化的，容易产生不易控制的系统误差，整个装置不易小型化和集成。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有较强的抗被测液面晃动和倾斜能力，精度受液体浓度变化的影响极小、结构简单、便于维护、可在腐蚀性等恶劣工业环境下工作的基于线阵CCD与透明管的液位测量装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型的基于线阵CCD与透明管的液位测量装置包括桶形外壳、可控线阵光源、线阵CCD、控制电路，还包括透明管，可控线阵光源、线阵CCD、控制电路、透明管密闭于桶形外壳中、并且透明管两端与外界连通。

本实用新型的基于线阵CCD与透明管的液位测量装置还可以包括如下结构特征：

1、可控线阵光源与线阵CCD分别位于透明管两侧，可控线阵光源、线阵CCD和透明管三者之间相互平行、且中心轴线在同一平面内。

2、线阵CCD紧贴透明管。

3、所述控制电路包括光源驱动电路、线阵CCD驱动电路、数据采集与处理电路以及数据传输电路。

由桶形外壳、可控线阵光源、线阵CCD、控制电路和透明管构成基于线阵CCD与透明管的液位测量装置，可控线阵光源、线阵CCD、控制电路、透明管密闭于桶形外壳中、并且透明管两端与外界连通；桶形外壳竖直方向半浸于液体中，透明管一端进入空气、另一端进入被测液体，被测液位与透明管中的液位有着一一对应的关系；可控线阵光源发出的光，经与被测液体连通的透明管投射到线阵CCD上，由于液体和空气的折射率不同，液位上下两部分对光的汇聚能力不同，透明管中液位上下两部分的出射光光强不同，出射光射到线阵CCD上，使得线阵CCD采集到的光强信号在与液位对应处产生突变，利用突变信号判定液面位置。

本实用新型的基于线阵CCD与透明管的液位测量装置主要由可控线阵光源、透明管、线阵CCD、控制电路等组成，控制电路包括光源驱动电路、CCD驱动电路、数据采集与处理电路以及数据传输电路。可控线阵光源与线阵CCD分别位于透明管两侧，三者平行放置，且中心轴线在同一平面内，线阵CCD紧贴透明管，透明管两端与外界连通，其一端可进入空气，另一端可进入被测液体，装置的其余部分被密封，整个装置竖直方向半浸于液体中时，液体即进入透明管中，被测液位与透明管中的液位有着一一对应的关系。可控线阵光源发出的光，经与被测液体连通的透明管投射到其后的线阵CCD上，由于液体和空气的折射率不同，液位上下两部分对光的汇聚能力不同，因而透明管中液位上下两部分的出射光光强不同，出射光射到线阵CCD上，使得线阵CCD采集到的光强信号会在与液位对应处产生突变，利用该突变信号可判定液面位置，如果有必要可实施局部照射方式提高测量精度。