專利名稱：透射式光電液位計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于液位高度的測量與控制技術，特別是涉及一種透射式光電液位計。
背景技術：
目前，在對于水、油、蒸汽等具有高溫和腐蝕性液體的液位測量中，測量儀器往往 結構復雜，使用不方便。平板液位計雖然簡單，但其運用的目測的方法浪費了人力，現(xiàn)場使 用中容易被打碎，并產(chǎn)生液體泄漏造成設備和人員傷害，使用起來很不方便，而其它液位計 則不僅結構復雜，而且在某些特殊場合(如有毒液體或易燃易爆介質(zhì)的液位，密閉非透明容 器中液體的液位等)用人工讀數(shù)的方法又很不方便。此外，有些液位計由于與液體長期接觸 而被腐蝕，因而造成測量誤差，并導致其使用壽命大大的減少，甚至失效，同時，被測量液體 的工作壓力和溫度的變化，會影響到被測介質(zhì)的密度和容器的精確體積，導致液位測量不 準確，需要對測量值進行修正，而現(xiàn)有的液位計卻缺少這樣的修正功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種既結構簡單，使用方便，又能修正液位計性能變化、被 測量介質(zhì)光學特性變化、被測量介質(zhì)溫度和壓力變化對液位測量值影響的透射式光電液位 計。為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是一種透射式光電液位計，其創(chuàng)新點在 于
a、包括光發(fā)生器件、光接收器件和光電傳感器信號處理電路，
b、還包括安裝法蘭、第一壓緊螺母、第二壓緊螺母、第一透明管、第二透明管、第一定位 桿和第二定位桿，所述安裝法蘭分別與第一壓緊螺母和第二壓緊螺母密封連接，且形成第 一密封腔和第二密封腔，第一透明管的上部伸入第一密封腔內(nèi)，第一透明管的管身與第一 壓緊螺母密封固定連接，第二透明管的上部伸入第二密封腔內(nèi)，第二透明管的管身與第二 壓緊螺母密封固定連接，第一定位桿與第一透明管固定連接且位于第一透明管的內(nèi)腔，第 二定位桿與第二透明管固定連接且位于第二透明管的內(nèi)腔，若干個光發(fā)生器件與第一定位 桿固定連接，若干個光接收器件與第二定位桿固定連接，且每個光發(fā)生器件與相應的光接 收器件水平位置相對應；
C、所述光電傳感器信號處理電路包括光信號處理電路、溫度傳感器電路、壓力傳感器、 單片機電路、電源電路和顯示電路，所述單片機電路主要由單片機組成；
d、所述光接收器件接收光發(fā)生器件發(fā)出的光信號，所述光接收器件與光信號處理電路 電連接，所述光信號處理電路處理光接收器件所接收到的光信號，所述光信號處理電路與 單片機電連接，所述溫度傳感器電路與單片機電連接，所述壓力傳感器的信號輸出端與單 片機電連接，所述單片機與顯示電路電連接，所述電源電路與單片機電連接；
e、所述光發(fā)生器件與電源電路電連接。所述安裝法蘭的下部具有第一環(huán)形連接凸臺和第二環(huán)形連接凸臺，第一環(huán)形連接凸臺和第二環(huán)形連接凸臺外周具有外螺紋，第一壓緊螺母和第二壓緊螺母分別具有第一沉 孔和第二沉孔，第一沉孔和第二沉孔的內(nèi)壁均具有內(nèi)螺紋，第一環(huán)形連接凸臺的外螺紋與 第一沉孔的內(nèi)螺紋螺紋連接，第二環(huán)形連接凸臺的外螺紋與第二沉孔的內(nèi)螺紋相連接。所述第一定位桿的下部與第一透明管的內(nèi)端下部固定連接，第二定位桿的下部與 第二透明管的內(nèi)端下部固定連接，若干個光發(fā)生器件間隔均勻地與第一定位桿固定連接， 若干個光接收器件間隔均勻地與第二定位桿固定連接。所述第一壓緊螺母的第一沉孔內(nèi)具有第一密封圈，安裝法蘭的第一環(huán)形連接凸臺 下端與第一密封圈相抵，第一透明管的上端部具有第一徑向環(huán)形凸臺，第一徑向環(huán)形凸臺 下端與第一密封圈上部相抵，第一密封圈下部與第一壓緊螺母的第一沉孔底面相抵，第一 密封圈的中孔箍在第一透明管的管身上；第二壓緊螺母的第二沉孔內(nèi)具有第二密封圈，安 裝法蘭的第二環(huán)形連接凸臺下端與第二密封圈相抵，第二透明管的上端部具有第二徑向環(huán) 形凸臺，第二徑向環(huán)形凸臺下端與第二密封圈上部相抵，第二密封圈下部與第二壓緊螺母 的第二沉孔底面相抵，第二密封圈的中孔箍在第二透明管的管身上。所述第一密封圈和第二密封圈為楔形密封圈。所述第一透明管和第二透明管為玻璃管。所述光接收器件為P-I-N光偵測器或APD光偵測器或光電管或光敏電阻，所述溫 度傳感器電路包括溫度傳感器，所述溫度傳感器為半導體溫度計或熱敏電阻，所述壓力傳 感器選用WiotohelidOOOSGT系列壓力傳感器或者WffDP系列壓力傳感器，所述光發(fā)生器件 為LED或微型燈或米泡。所述顯示電路包括顯示驅動電路和6個顯示器件，所述顯示驅動電路驅動顯示器 件。所述光信號處理電路包括濾波電路、信號放大電路和A/D轉換器，所述濾波電路 與信號放大電路電連接，所述信號放大電路與A/D轉換器電連接。還包括串口通訊電路，所述串口通訊電路由RS232及其外圍電路組成。采用上述結構后，由于安裝法蘭分別與第一壓緊螺母和第二壓緊螺母密封連接， 且形成第一密封腔和第二密封腔，第一透明管的上部伸入第一密封腔內(nèi)，第一透明管的管 身與第一壓緊螺母密封固定連接，第二透明管的上部伸入第二密封腔內(nèi)，第二透明管的管 身與第二壓緊螺母密封固定連接，第一定位桿與第一透明管固定連接且位于第一透明管的 內(nèi)腔，第二定位桿與第二透明管固定連接且位于第二透明管的內(nèi)腔，若干個光發(fā)生器件與 第一定位桿固定連接，若干個光接收器件與第二定位桿固定連接，且每個光發(fā)生器件與相 應的光接收器件水平位置相對應，因此結構簡單，使用方便，而且上述零件可以通過市場購 買到，價格合理；用于液位測量時，只要將本發(fā)明安裝在需要測量的液體槽內(nèi)，并將若干個 光發(fā)生器件和若干個光接收器件分別與外設的光電傳感器信號處理電路電連接，就能通過 第一透明管內(nèi)的光發(fā)生器件發(fā)射的光線，并通過第二透明管內(nèi)的光接收器件接收，再通過 光電傳感器信號處理電路處理來自光接收器件接收的光線強弱來測量液位高度，原理是運 用了空氣和液體的光反射率的差異來測量，因此測量簡單，使用方便；又由于使用了光接收 器件、溫度傳感器電路、壓力傳感器等器件，能從光學、溫度、壓力等方面提供較為準確的數(shù) 值，故用于光電液位計時能夠克服傳感器性能變化、被測量介質(zhì)光學特性變化、被測量介質(zhì) 溫度、壓力變化對液位測量值的影響；本發(fā)明通過光電轉換技術和以單片機為核心的信號處理電路，準確顯示液面高度；玻璃管外殼使檢測裝置與液體分離，大大延長了其使用壽 命，又因為使用的是一體式的玻璃管，更方便了維護和清洗，且透射式光電液位計為內(nèi)置式 的，即使發(fā)生了損壞事故，也不會造成人員與財產(chǎn)的損失；光電元件無磨損，降低了維修 成本。


圖1是本發(fā)明的結構剖視圖； 圖2是本發(fā)明的使用狀態(tài)圖3為本發(fā)明的電路結構示意圖； 圖4為本發(fā)明的光接收器件7的電路結構示意圖； 圖5為本發(fā)明的濾波電路A2-1的電路示意圖； 圖6為本發(fā)明的信號放大電路A2-2的電路示意圖； 圖7為本發(fā)明的A/D轉換器A2-3的電路示意圖8為本發(fā)明的光接收電路7、濾波電路A2-1與信號放大電路A2-2的電路連接示意
圖9為本發(fā)明的顯示電路A5的電路示意圖； 圖10為本發(fā)明的單片機電路A7的電路示意圖； 圖11為本發(fā)明的溫度傳感器電路A3電路示意圖； 圖12為本發(fā)明的壓力傳感器A6的電路示意圖； 圖13為本發(fā)明的電源電路A4的電路示意圖； 圖14為本發(fā)明的串口通訊電路A8的電路示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖給出的實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。參見圖廣14所示，一種透射式光電液位計，包括光發(fā)生器件6、光接收器件7和光 電傳感器信號處理電路A，還包括安裝法蘭1、第一壓緊螺母2、第二壓緊螺母3、第一透明管 4、第二透明管5、第一定位桿8和第二定位桿9，所述安裝法蘭1分別與第一壓緊螺母2和 第二壓緊螺母3密封連接，且形成第一密封腔2-1和第二密封腔3-1，第一透明管4的上部 伸入第一密封腔2-1內(nèi)，第一透明管4的管身與第一壓緊螺母2密封固定連接，第二透明管 5的上部伸入第二密封腔3-1內(nèi)，第二透明管5的管身與第二壓緊螺母3密封固定連接，第 一定位桿8與第一透明管4固定連接且位于第一透明管4的內(nèi)腔4-1，第二定位桿9與第 二透明管5固定連接且位于第二透明管5的內(nèi)腔5-1，若干個光發(fā)生器件6與第一定位桿8 固定連接，若干個光接收器件7與第二定位桿9固定連接，且每個光發(fā)生器件6與相應的光 接收器件7水平位置相對應；所述光電傳感器信號處理電路A包括光信號處理電路A2、溫 度傳感器電路A3、壓力傳感器A6、單片機電路A7、電源電路A4和顯示電路A5，所述單片機 電路A7主要由單片機Ul組成；所述光接收器件7接收光發(fā)生器件6發(fā)出的光信號，所述光 接收器件7與光信號處理電路A2電連接，所述光信號處理電路A2處理光接收器件7所接 收到的光信號，所述光信號處理電路A2與單片機Ul電連接，所述溫度傳感器電路A3與單 片機Ul電連接，所述壓力傳感器A6的信號輸出端與單片機Ul電連接，所述單片機Ul與顯示電路A5電連接，所述電源電路A4與單片機Ul電連接；所述光發(fā)生器件6與電源電路A4 電連接。參見圖1所示，為了裝拆方便，所述安裝法蘭1的下部具有第一環(huán)形連接凸臺1-2 和第二環(huán)形連接凸臺1-3，第一環(huán)形連接凸臺1-2和第二環(huán)形連接凸臺1-3外周具有外螺 紋，第一壓緊螺母2和第二壓緊螺母3分別具有第一沉孔2-2和第二沉孔3-2，第一沉孔2-2 和第二沉孔3-2的內(nèi)壁均具有內(nèi)螺紋，第一環(huán)形連接凸臺1-2的外螺紋與第一沉孔2-1的 內(nèi)螺紋螺紋連接，第二環(huán)形連接凸臺1-3的外螺紋與第二沉孔3-2的內(nèi)螺紋相連接。參見圖1所示，為了精確的測量液位，所述第一定位桿8的下部與第一透明管4的 內(nèi)端下部固定連接，第二定位桿9的下部與第二透明管5的內(nèi)端下部固定連接，若干個光發(fā) 生器件6間隔均勻地與第一定位桿8固定連接，若干個光接收器件7間隔均勻地與第二定 位桿9固定連接。參見圖1所示，為了使透明管3和壓緊螺母2密封連接，所述第一壓緊螺母2的第 一沉孔2-2內(nèi)具有第一密封圈11，安裝法蘭1的第一環(huán)形連接凸臺1-2下端與第一密封圈 11相抵，第一透明管4的上端部具有第一徑向環(huán)形凸臺4-2，第一徑向環(huán)形凸臺4-2下端與 第一密封圈11上部相抵，第一密封圈11下部與第一壓緊螺母2的第一沉孔2-2底面相抵， 第一密封圈11的中孔箍在第一透明管4的管身上；第二壓緊螺母3的第二沉孔3-2內(nèi)具有 第二密封圈12，安裝法蘭1的第二環(huán)形連接凸臺1-3下端與第二密封圈12相抵，第二透明 管5的上端部具有第二徑向環(huán)形凸臺5-2，第二徑向環(huán)形凸臺5-2下端與第二密封圈12上 部相抵，第二密封圈12下部與第二壓緊螺母3的第二沉孔3-2底面相抵，第二密封圈12的 中孔箍在第二透明管5的管身上，第一密封圈11和第二密封圈12為楔形密封圈，也可以為 0型密封圈。參見圖1所示，為了進一步節(jié)約費用，所述第一透明管4和第二透明管5為玻璃管。如圖1、3、4、11、12所示，所述光接收器件7為P_I_N光偵測器或APD光偵測器或 光電管或光敏電阻，所述溫度傳感器電路A3包括溫度傳感器，所述溫度傳感器為半導體溫 度計或熱敏電阻，所述壓力傳感器A6選用Wiotohelic3000SGT系列壓力傳感器或者WffDP 系列壓力傳感器，所述光發(fā)生器件6為LED或微型燈或米泡。如圖3、9所示，所述顯示電路A5包括顯示驅動電路A5_l和6個顯示器件A5_2，所 述顯示驅動電路A5-1驅動顯示器件A5-2。如圖5、6、7、8所示，所述光信號處理電路A2包括濾波電路A2-1、信號放大電路 A2-2和A/D轉換器A2-3，所述濾波電路A2-1與信號放大電路A2-2電連接，所述信號放大 電路A2-2與A/D轉換器A2-3電連接。A/D轉換器A2-3選用AD7890。所述濾波電路A2-1 包括電容CO1、電容C02、電容C03、電容C04、電容C05和電容C06，所述電容CO1和電容C02 并聯(lián)，所述電容C03和電容C04并聯(lián)，所述電容C05和電容C06并聯(lián)，所述電容COl和電容 C02的一端接電源VCC、電容C03和電容C04的一端接-12V，電容C05和電容C06的一端接 +12V,所述電容C01、電容C02、電容C03、電容C04、電容C05和電容C06的另一端均接地。所 述信號放大電路A2-2包括放大器、電阻、電容和電阻器。如圖3、10所示，本實施例中采用了四個光電傳感器。每個光電傳感器連接一個信 號放大電路A2-2。單片機電路A7包括單片機U1、復位電路、晶振電路，還包括大容量串行
7E2PR0M。大容量串行E2PR0M選用型號為AT24C512。如圖14所示，還包括串口通訊電路A8，所述串口通訊電路A8由RS232及其外圍電 路組成。參見圖1、2所示，本發(fā)明用于液位測量時，將安裝法蘭1固定連接在液體槽13上， 把第一透明管4和第二透明管5伸入液體槽13內(nèi)，并將若干個光發(fā)生器件6和若干個光接 收器件7分別與外設的光電傳感器信號處理電路A電連接，測量時，第一透明管4內(nèi)的光發(fā) 生器件6發(fā)射光線，并通過第二透明管5內(nèi)的光接收器件7接收，再通過光電傳感器信號處 理電路A處理來自光接收器件7接收的光線強弱來測量液位高度，由于氣體和液體吸收光 線的差異使光接收器件7讀取的數(shù)據(jù)也不同，再通過光電傳感器信號處理電路A進行處理 分析，得出液位槽13內(nèi)的液位高度。本發(fā)明主要用于水、油等液體量的測定，其原理是在被測量液體容器內(nèi)置入兩只 平行、密封、透明的管子，管子可由玻璃、塑料等透光材料制作。在其中一只管內(nèi)置入光發(fā)射 器件，作為光源，其光發(fā)射方向一般應正對著另外一只管子；在另外一只管子與發(fā)光器件安 裝位置對應的適當位置安裝光接收器件，接收光并判斷光強，并根據(jù)接收光的強弱輸出對 應的電信號；由于光通過液體與通過液體表面上的液體蒸汽(或空氣)的透射與反射能力的 不同，當液位改變的時候，光接收器件接收到的光強將發(fā)生改變，液面上的接收器和液面下 的接收器將接收到明顯不同的光信號，該信號傳遞給信號比較和處理的光電傳感器信號處 理電路A，進而得到準確的液位高度。本發(fā)明在用于光電液位計時能克服傳感器性能變化、被測量介質(zhì)光學特性變化、 被測量介質(zhì)溫度和壓力變化對液位測量值的影響，能正確處理和顯示被測量液體的液位。
權利要求
1.一種透射式光電液位計，其特征在于a、包括光發(fā)生器件(6)、光接收器件(7)和光電傳感器信號處理電路(A)，b、還包括安裝法蘭(1)、第一壓緊螺母(2)、第二壓緊螺母(3)、第一透明管(4)、第二透 明管(5)、第一定位桿(8)和第二定位桿(9)，所述安裝法蘭(1)分別與第一壓緊螺母(2) 和第二壓緊螺母(3)密封連接，且形成第一密封腔(2-1)和第二密封腔(3-1)，第一透明管 (4)的上部伸入第一密封腔(2-1)內(nèi)，第一透明管(4)的管身與第一壓緊螺母(2)密封固定 連接，第二透明管(5)的上部伸入第二密封腔(3-1)內(nèi)，第二透明管(5)的管身與第二壓緊 螺母(3)密封固定連接，第一定位桿(8)與第一透明管(4)固定連接且位于第一透明管(4) 的內(nèi)腔(4-1)，第二定位桿(9)與第二透明管(5)固定連接且位于第二透明管(5)的內(nèi)腔 (5-1)，若干個光發(fā)生器件(6)與第一定位桿(8)固定連接，若干個光接收器件(7)與第二定 位桿(9)固定連接，且每個光發(fā)生器件(6)與相應的光接收器件(7)水平位置相對應；c、所述光電傳感器信號處理電路(A)包括光信號處理電路(A2)、溫度傳感器電路 (A3)、壓力傳感器(A6)、單片機電路(A7)、電源電路(A4)和顯示電路(A5)，所述單片機電路 (A7)主要由單片機(Ul)組成；d、所述光接收器件(7)接收光發(fā)生器件(6)發(fā)出的光信號，所述光接收器件(7)與光 信號處理電路(A2)電連接，所述光信號處理電路(A2)處理光接收器件(7)所接收到的光信 號，所述光信號處理電路(A2)與單片機(Ul)電連接，所述溫度傳感器電路(A3)與單片機 (Ul)電連接，所述壓力傳感器(A6)的信號輸出端與單片機(Ul)電連接，所述單片機(Ul)與 顯示電路(A5)電連接，所述電源電路(A4)與單片機(Ul)電連接；e、所述光發(fā)生器件(6)與電源電路(A4)電連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的透射式光電傳感器，其特征在于所述安裝法蘭(1)的下部 具有第一環(huán)形連接凸臺(1-2)和第二環(huán)形連接凸臺(1-3)，第一環(huán)形連接凸臺(1-2)和第二 環(huán)形連接凸臺(1-3)外周具有外螺紋，第一壓緊螺母(2)和第二壓緊螺母(3)分別具有第一 沉孔(2-2)和第二沉孔(3-2)，第一沉孔(2-2)和第二沉孔(3-2)的內(nèi)壁均具有內(nèi)螺紋，第 一環(huán)形連接凸臺(1-2)的外螺紋與第一沉孔(2-1)的內(nèi)螺紋螺紋連接，第二環(huán)形連接凸臺 (1-3)的外螺紋與第二沉孔(3-2)的內(nèi)螺紋相連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的透射式光電液位計，其特征在于所述第一定位桿(8)的下 部與第一透明管(4)的內(nèi)端下部固定連接，第二定位桿(9)的下部與第二透明管(5)的內(nèi)端 下部固定連接，若干個光發(fā)生器件(6)間隔均勻地與第一定位桿(8)固定連接，若干個光接 收器件(7)間隔均勻地與第二定位桿(9)固定連接。
4.根據(jù)權利要求2所述的透射式光電液位計，其特征在于所述第一壓緊螺母(2)的 第一沉孔(2-2)內(nèi)具有第一密封圈(11)，安裝法蘭(1)的第一環(huán)形連接凸臺(1-2)下端與 第一密封圈(11)相抵，第一透明管(4)的上端部具有第一徑向環(huán)形凸臺(4-2)，第一徑向 環(huán)形凸臺(4-2)下端與第一密封圈(11)上部相抵，第一密封圈(11)下部與第一壓緊螺母 (2)的第一沉孔(2-2)底面相抵，第一密封圈(11)的中孔箍在第一透明管(4)的管身上；第 二壓緊螺母(3)的第二沉孔(3-2)內(nèi)具有第二密封圈(12)，安裝法蘭(1)的第二環(huán)形連接 凸臺(1-3)下端與第二密封圈(12)相抵，第二透明管(5)的上端部具有第二徑向環(huán)形凸臺 (5-2)，第二徑向環(huán)形凸臺(5-2)下端與第二密封圈(12)上部相抵，第二密封圈(12)下部與 第二壓緊螺母(3)的第二沉孔(3-2)底面相抵，第二密封圈(12)的中孔箍在第二透明管(5)的管身上。
5.根據(jù)權利要求4所述的透射式光電液位計，其特征在于所述第一密封圈(11)和第 二密封圈(12)為楔形密封圈。
6.根據(jù)權利要求1所述的透射式光電液位計，其特征在于所述第一透明管(4)和第 二透明管(5)為玻璃管。
7.根據(jù)權利要求1所述的透射式光電液位計，其特征在于所述光接收器件(7)為 P-I-N光偵測器或APD光偵測器或光電管或光敏電阻，所述溫度傳感器電路(A3)包括 溫度傳 感器，所述溫度傳感器為半導體溫度計或熱敏電阻，所述壓力傳感器(A6)選用 WiotohelidOOOSGT系列壓力傳感器或者WffDP系列壓力傳感器，所述光發(fā)生器件(6)為LED 或微型燈或米泡。
8.根據(jù)權利要求1所述的透射式光電液位計，其特征在于所述顯示電路(A5)包括 顯示驅動電路(A5-1)和6個顯示器件(A5-2)，所述顯示驅動電路(A5-1)驅動顯示器件 (A5-2)。
9.根據(jù)權利要求1所述的透射式光電液位計，其特征在于所述光信號處理電路(A2) 包括濾波電路(A2-1 )、信號放大電路(A2-2)和A/D轉換器(A2-3)，所述濾波電路(A2_l)與 信號放大電路(A2-2)電連接，所述信號放大電路(A2-2)與A/D轉換器(A2-3)電連接。
10.根據(jù)權利要求1所述的透射式光電液位計，其特征在于還包括串口通訊電路 (八8)，所述串口通訊電路(々8)由RS232及其外圍電路組成。
全文摘要
一種透射式光電液位計，包括光發(fā)生器件、光接收器件和光電傳感器信號處理電路，還包括安裝法蘭、第一壓緊螺母、第二壓緊螺母、第一透明管、第二透明管、第一定位桿和第二定位桿，光發(fā)生器件與第一定位桿固定連接，光接收器件與第二定位桿固定連接；光電傳感器信號處理電路包括光信號處理電路、溫度傳感器電路、壓力傳感器、單片機電路、電源電路和顯示電路，光接收器件接收光發(fā)生器件發(fā)出的光信號，光接收器件與光信號處理電路電連接，光信號處理電路處理光接收器件所接收到的光信號。本發(fā)明既結構簡單，使用方便，又能修正傳感器性能變化、被測量介質(zhì)光學特性變化、被測量介質(zhì)溫度和壓力變化對液位測量值的影響。
文檔編號F16J15/06GK102095473SQ20101060506
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月26日 優(yōu)先權日2010年12月26日
發(fā)明者劉巍, 孫一林, 屠越, 田宏吉, 芮欣鵬, 陶宇, 黃菲 申請人:河海大學常州校區(qū)