[发明专利]一种采用光纤束和图像处理技术的液位传感器

说明书

本发明公开了一种采用光纤束和图像处理技术的液位传感器，包括光源、光纤束和摄像头；光源包括发光元件；光纤束由有效程度各不相同的多条光纤探头组成，该有效长度是指光纤探头的等效垂直长度；每个光纤探头用于代表不同的液面位置，均由一条发送光纤和一条接收光纤组成，在光纤探头的探测端发送光纤和接收光纤平行布置且紧贴在一起；在光纤束另一端，所有发送光纤汇集成束，端面加工成与光纤光轴垂直的平面，照明光线由此端面进入所有光纤；所有接收光纤汇集成束，端面加工成与光纤光轴垂直的平面，摄像头用于对此端面成像；工作状态时，进入液体中的光纤探头，接收光纤对应的另一端呈现低亮度，脱离液体的光纤探头，对应端呈现高亮度。

技术领域

本发明涉及一种采用光纤束和图像处理技术的液位传感器，应用于主要为使用液体燃料的动力机械领域，也可用于其他需要测量液位的领域。

背景技术

所有使用液体燃料的动力机械，都要使用液位传感器，用来监视测量燃油以及其他工作用油的存量。目前广泛使用的液位传感器有电阻式、电容式、超声波式，以及光电开关式等。其中电阻式要配合浮子，浮子通过机械连接到电位器，液位的变化通过浮子和有关机械机构，传递到电位器，变成电位器阻值的变化。光电开关液位传感器只能检测液位是否到达某一确定位置，不能进行连续液位变化的测量。电容式液位传感器的原理见图1。

图1中电容传感器的材料为金属，通常形状为隔离的两个同心圆桶，液体可以进入内外桶之间的空间。由于液体的介电常数大于空气，当液位高度不同时，电容的容量发生相应的变化，这个变化通常用电桥电路进行检测，电桥输出到测量电路，通过适当的处理，得出液位高度。

图2是光电开关式液位探测器示意图。在棱镜3内封装有光源2和光敏元件1。棱镜3折射率与液体4折射率相近。在液体4脱离棱镜3时，一定发散角内的光线在棱镜3内发生全反射，大部进入光敏元件1。在液体4淹没棱镜3时，全内反射条件被破坏，光线直接进入液体，光敏元件1接收到的光能量锐减。于是光电输出可以反映液位。

上述几种液位传感器各自有其技术特点。超声波液位传感器安装于储箱外部，不占用储箱内部空间，储箱内部无带电部件，安全性好，但通常精度不高，测量值受温度及气压的影响较大。电阻式液位传感器可以获得较高的测量精度，但是由于机械装置和运动零件的存在，测量的实时性不高，且存在机械失效的风险。光电开关式液位传感器只能监视液位是否超过某一固定位置，不能给出任意位置的液位测量值。电容式液位传感器可以达到较高的测量灵敏度，但是温度和压力对测量结果有较大影响。另外电容传感器要占用储箱内部容积，电容带电存在安全隐患，电容及其支撑结构有较大的附加重量。

发明内容

本发明的目的在于客服上述现有技术的不足，提供了一种采用光纤束和图像处理技术的液位传感器，该方案结构简单，占用储箱内部少量空间，液体不与带电部件接触，测量精度高，响应速度快，

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

一种采用光纤束和图像处理技术的液位传感器，包括光源、光纤束和摄像头；其中，

光源包括发光元件，其为满足波长和功率要求的任意电光源器件；

光纤束由有效程度各不相同的多条光纤探头组成，该有效长度是指光纤探头的等效垂直长度；每个光纤探头用于代表不同的液面位置，均由一条发送光纤和一条接收光纤组成，在光纤探头的探测端发送光纤和接收光纤平行布置且紧贴在一起；

在光纤束另一端，所有发送光纤汇集成束，端面加工成与光纤光轴垂直的平面，照明光线由此端面进入所有光纤；所有接收光纤汇集成束，端面加工成与光纤光轴垂直的平面，摄像头用于对此端面成像，然后对端面图像进行处理，获得液面高度信息；

工作状态时，进入液体中的光纤探头，接收光纤对应的另一端呈现低亮度，脱离液体的光纤探头，对应端呈现高亮度。

本发明进一步的改进在于，电光源器件选用LED。