[发明专利]激光高温液体高度测控系统及方法

说明书

本发明提供的一种激光高温液体高度测控系统，包括用于发射激光束的激光发射器和接收激光束的激光接收器，用于驱动激光发射器和激光接收器同步转动的驱动单元，用于分析电信号，并按照公式计算出高温液体的液面高度和变化速率以及发出预警信息的控制器，用于调控高温容器内高温液体液位的液位控制泵。本系统采用耐高温、耐干扰的激光束作为测量光源，能够在高温环境中实时测量高温液体的液面高度及液面高度升降速率变化，并对高温液体的液位高度进行实时调控。本发明还提供了一种激光高温液体高度测控方法，包括信号调零、液位测量和液位调控等步骤，克服目前检测方法算法复杂，检测精度不高等缺陷。

技术领域

本发明涉及激光测控技术领域，具体涉及一种激光高温液体高度测控系统及控制方法。

背景技术

目前，非接触液体高度定位系统主要有如下几种：

(1)红外线高度定位系统：红外线测距的过程可简述为：装置内的红外二极管发射高频调制波，调制波到达障碍物后反射回装置，装置内的光敏二极管接收到返回的信号后进行电压转换，最终计算装置到液面的高度。但是由于红外线易受高温液体光线影响，造成测量数据变化大，精度达不到作业要求。

(2)超声波高度定位系统：超声波测距是通过测量超声波发射之后与超声波接触到障碍物后返回装置的时间差，再将其乘以超声波速度来测量发射端距离障碍物的距离，然后利用接触物与多个超声波发射端的距离经过三边或多边定位算法获知被测物体的高度信息。但是在高温环境下，超声波强度会大大衰减，甚至无法接收返回来的信号，造成测距失效。同时精度也无法满足作业要求。

(3)WIFI和蓝牙高度定位系统：WIFI和蓝牙测距的原理相同，均采用基于信号强度的测距方式。在其信号覆盖的区域内，设置若干个已知位置信息的节点，然后测量待测物体的信号强度，将待测物信号强度与已知节点的信号强度进行比对，通过换算模型即可大致估计液面高度。在高温下WIFI和蓝牙的信号衰减厉害，接收器无法接收信号完成测量任务。

上述的几种高度定位系统一旦应用到高温液体或者在高温环境中，检测的效果将会大打折扣，尤其无法应用到监测钢铁冶炼时高温熔融状态下的液面变化等极端高温的环境中。

近年来，激光技术发展迅速，已经被广泛应用于加工、测量、医疗、印刷等各领域，特别在物位测量方面，激光测量有着方向性好、发应快、非接触测量、耐高温、耐干扰等其他技术无法比拟的优势。

申请号为“CN201410213359.7”的中国专利申请公开了一种“测量单晶炉熔硅液面高度的装置与方法”，该方法采用激光双反射法测量熔硅液面高度，此方法需要配置一个复杂的图像传感器，而且需要通过复杂的图像处理算法去求得液面高度，并且不能计算实时的液面移动速率V，以便为控制液面高度提供参考，应用范围有限。申请号为“CN201510361972.8”的中国专利申请公开了一种“非接触式液位测量系统及方法”，该方法也只能实现检测容器内的液位高度，并不能实时计算容器内液面的移动速率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种激光高温液体高度测控系统，该系统采用耐高温、耐干扰的激光束作为测量光源，能够在高温环境中实时测量高温液体的液面高度及液面高度升降速率变化，并对高温液体的液位高度进行实时调控；本发明还提供了一种激光高温液体高度测控方法，克服目前检测方法算法复杂，检测精度不高等缺陷。

为实现上述技术方案，本发明提供的一种激光高温液体高度测控系统，包括：

位于待测液体液面上方且相对设置的激光发射器和激光接收器，激光接收器上与激光发射器正对端面设置有一接收激光束的面板，该面板的中部设置一个中点；

驱动单元，用于带动激光发射器和激光接收器同时转动；