[实用新型]光电动态分层界面传感器

说明书

本实用新型涉及一种测量不同介质界面位置的传感器。

对于处于同一容器中的多种介质（固体、透明或不透明的液体、气体），实际生产和工程技术上，往往需要测定其分界面的位置。目前，国外最先进的方法是用微波法，测量较精确，但价格昂贵。特别对油田，因为需大量使用，在经济上很不合算。国内，最常使用的是超声探测仪和电容检测仪。其缺点是测量精度不高，达不到要求，而且稳定性和可靠性也存在着问题。

本实用新型的目的是提供一种新型分层界面传感器。与目前技术相比，具有以下优点：

（1）测量信号稳定可靠，响应速度快、重覆性好。

（2）工作电流、电压低，适于易燃易爆场合。

（3）可遥控测量，便于计算机联结，易实现数字化传输。

（4）测量动态范围和分辨率及报警点可人为调定。

（5）结构简单、体积小、重量轻、造价便宜，使用寿命长（因主要部件为半导体芯片）。

本实用新型的目的是这样实现的：

在一空间间隙对称的两侧，分别等间距对应组装上一致性相同的半导体光源芯片和具有相应波长的半导体（硅、锗或其他材料），光电探测芯片，从而形成一对对应的光源芯片线阵与光电检测芯片线阵。当半导体光源芯片（砷化镓）发出的红外光透过充满不同介质（气体、液体和固体）的一段间隙时。由于不同介质对红外光具不同透射、反射、散射、折射和吸收等物理特性，分层界面处的上述物理量便会产生突变，这些突变量被光电探测芯片转换成电讯号输出，便反映出界面的存在，从而实现界面的定位测量。

本实用新型的具体结构由附图及实施例给出。

图1为两组芯片线阵的排列结构图。

图2为芯片集成块结构图。

图3和图4为实施例结构图。

图1中，a₁、a₂……a_n是相同的半导体红外光源芯片；b₁、b₂……b_n是与光源芯片具有相应波长T的半导体。光电检测芯片（8）是进入到分层介质的间隙槽，间隙宽在1～10mm间。电源供两种半导体芯片工作，（5）为透明窗，以有机玻璃、玻璃或其他透明材料制作。（7）为芯片线阵基座，用陶瓷、环氧印制板或其他绝缘耐高温质密材料制成。相邻点源间距S最小可做到0.5mm，即分辨率最小为0.5mm。组装半导体芯片数量n越大，可测范围L＝（n－1）S也越大。b₁到b_n每点的电讯号由电缆输入到信号处理系统，加工成数字信号或模拟信号。（10）是电源（11）是信号处理系统。

图2是半导体芯片（a_i或b_i）做成集成块的结构图。（5）是透明窗，用有机玻璃、玻璃以及其它有机无机透明材料制成；（7）是半导体芯片线阵基座，用陶瓷、环氧印制板和其它绝缘耐高温质密材料制成；（9）是芯片a（或b）焊线，即芯片靠透明窗的一面与电源引线一极D₂相连，一般用非常细的耐氧化的金丝焊接而成；a_i（或b_i）是相同的a₁、a₂、a₃……a_n）半导体，光源（或光电检测）芯片，等间距S固定并焊接在芯片基座对应的电源两极上，当接通电源便可正常工作，光源芯片发光（光电检测芯片则把接收到的光转变为电信号），D₁是基座联接电源的另一极，芯片a_i（或b_i）的下边一面与其固定并导通，D₁和D₂接在电源的两极上，便形成迴路，D₁和D₂是良好的导体材料制成，防其表氧往往镀银，或者镀金。

对于同一种要求的分辨率和动态范围，光源半导体芯片集成块式的线阵与半导体光电检测芯片集成块式的线阵的外形结构完全一样，所不同的仅是芯片性质不同。

图3和图4为本实用新型的两个实施例结构图。