專利名稱：全反射式光學(xué)液面監(jiān)視器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于監(jiān)視液面位置變化的裝置。
在許多場(chǎng)合中，往往都需要監(jiān)視液面位置的變化，被監(jiān)視液面中最常見的情形是氣／液界面位置的變化，例如，輸液器中液面的高低或油罐中油液的多少都屬于這種情形。在某些情況下，被監(jiān)視液面也有可能是液／液界面。液面監(jiān)視器有多種型式，其中使用最廣泛的是所謂光學(xué)液面監(jiān)視器?，F(xiàn)有技術(shù)中的光學(xué)液面監(jiān)視器主要由發(fā)光器、受光器和監(jiān)測(cè)電路構(gòu)成，發(fā)光器和受光器相對(duì)安裝在被監(jiān)視液面的警戒位置上，發(fā)光器發(fā)出的光可透過液體介質(zhì)或氣體介質(zhì)射入受光器。由于不同介質(zhì)對(duì)光的衰減程度不同，故被監(jiān)視液面到達(dá)臨界位置前后受光器接收的光信號(hào)強(qiáng)弱及所產(chǎn)生的電信號(hào)大小也不相同，利用監(jiān)測(cè)電路對(duì)此加以鑒別并發(fā)出相應(yīng)的聲或光報(bào)警信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)液面位置變化的監(jiān)視。由于不同密度或不同顏色液體介質(zhì)對(duì)透射光的衰減系數(shù)不同，電信號(hào)變化的幅度也不相同，因此監(jiān)測(cè)電路必須針對(duì)不同的介質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，這就使得這種透射式光學(xué)液面監(jiān)視器的使用不夠方便，使用范圍也受到一定的限制。此外，外界的雜散光源也會(huì)對(duì)其穩(wěn)定性和可靠性造成一定的影響。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種適用范圍廣，使用方便，工作穩(wěn)定可靠的光學(xué)液面監(jiān)視器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型利用全反射的原理，將發(fā)光器和受光器分別安裝于被監(jiān)視液面警戒面的光密介質(zhì)一側(cè)和光疏介質(zhì)一側(cè)，并使其與警戒面的相對(duì)位置關(guān)系滿足全反射條件，即使發(fā)光器與受光器連線與警戒面夾角的余角大于光密介質(zhì)對(duì)光疏介質(zhì)的全反射臨界入射角，從而構(gòu)成一種全反射式光學(xué)液面監(jiān)視器。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光可透過液體射入受光器，監(jiān)測(cè)電路不發(fā)出報(bào)警信號(hào)；當(dāng)被監(jiān)視液面到達(dá)警戒位置時(shí)，發(fā)光器發(fā)出的光被液面全部反射而不能到達(dá)受光器，監(jiān)測(cè)電路對(duì)此加以甄別后即發(fā)出聲或光報(bào)警信號(hào)。以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型全反射式光學(xué)液面監(jiān)視器的技術(shù)特征作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
附

圖1為全反射式光學(xué)液面監(jiān)視器的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為監(jiān)測(cè)電路圖。
參考附圖1和附圖2，本實(shí)用新型全反射式光學(xué)液面監(jiān)視器主要由發(fā)光器、受光器和監(jiān)測(cè)電路構(gòu)成，發(fā)光器1通過準(zhǔn)直筒2安裝在被監(jiān)視液面警戒面5的光密介質(zhì)一側(cè)，準(zhǔn)直筒內(nèi)裝有擋圈3和擋圈4以增強(qiáng)其準(zhǔn)直效果。受光器7通過準(zhǔn)直筒6安裝在被監(jiān)視液面警戒面5的光疏介質(zhì)一側(cè)。為了使發(fā)光器和受光器與警戒面的相對(duì)位置滿足全反射條件，應(yīng)使發(fā)光器和受光器連線與警戒面的夾角θ的余角大于光密介質(zhì)對(duì)光疏介質(zhì)的全反射臨界入射角α，即arcsin(n1／n2)(n1和n2分別為光密介質(zhì)和光疏介質(zhì)的折射率為避免液面波動(dòng)而造成監(jiān)視器誤動(dòng)作，θ角不宜太小，一般選取θ＝ 1/2 (90°－α0)比較適宜。
本實(shí)用新型全反射式光學(xué)液面監(jiān)視器的監(jiān)視電路包括發(fā)射路、接收甄別電路、聲響報(bào)警電路和電源電路。
發(fā)射電路主要由多諧振蕩器和三極管組成，多諧振蕩器由非門Y1、Y2、Y3組成，經(jīng)非門Y4隔離后向三極管T2基極提供脈沖信號(hào)，作為發(fā)光器的紅外發(fā)光管HG423接于三極管集電極中并可發(fā)出光脈沖信號(hào)，調(diào)整三極管T2的射極電阻R5，即可調(diào)整紅外發(fā)光管的發(fā)射電流，亦即調(diào)整了發(fā)光器的發(fā)光強(qiáng)度。
接收甄別電路主要由集成電路I7(LM324)和非門Y5、Y6組成，它主要包括濾波電路、放大電路、積分電路和閾值翻轉(zhuǎn)電路。作為受光器的紅外光敏三極管3DU233接收到發(fā)光器發(fā)出的光脈沖信號(hào)后，在其發(fā)射極電阻R16上產(chǎn)生脈沖電壓，經(jīng)有源二階濾波網(wǎng)絡(luò)A1除去低頻雜散信號(hào)后檢出脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)經(jīng)二級(jí)放大器A2、A3放大后在電容C19上進(jìn)行積分，然后送入閾值翻轉(zhuǎn)電路A4加以甄別并向聲響報(bào)警電路輸出高電平或低電平。調(diào)整電位器Rw，即可改變甄別閾值。
聲響報(bào)警電路主要由集成電路I4和揚(yáng)聲器S組成，I4與電阻R6、R7，電容C13、C14組成一笛音振蕩器。當(dāng)閾值翻轉(zhuǎn)電路輸出高電平時(shí)，笛音振蕩器起振并通過揚(yáng)聲器S發(fā)出笛音報(bào)警信號(hào)；當(dāng)閾值翻轉(zhuǎn)電路輸出低電平時(shí)，笛音振蕩器關(guān)閉。
電源電路主要由硅橋I1、集成電路I2(7805)、集成電路I3(555)組成，并包括橋式整流電路、穩(wěn)壓電路、時(shí)基電路和倍壓整流電路。6V交流經(jīng)I1整流，I2穩(wěn)壓后，產(chǎn)生＋5V直流輸出。I3產(chǎn)生高頻振蕩信號(hào)，經(jīng)D1、D2、C11、C12倍壓整流后產(chǎn)生－3.5V直流輸出。
在被監(jiān)視液面到達(dá)警戒面之前，受光器可接收到發(fā)光器發(fā)出的光脈沖信號(hào)，經(jīng)濾波放大后形成飽和脈沖電壓，在電容C19上積分后將高于Rw上的甄別閾值，A4輸出低電平，經(jīng)Y5、Y6關(guān)閉笛音振蕩器，監(jiān)視器將不發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)被監(jiān)視液面到達(dá)警戒面之后，發(fā)光器發(fā)出的光脈沖信號(hào)將被液面全反射而不能為受光器接收，A2、A3輸出接近零電平，電容C19上的積分電壓遠(yuǎn)低于甄別閾值，A4輸出高電平，經(jīng)Y5、Y6使笛音振蕩器起振并通過揚(yáng)聲器發(fā)出笛音報(bào)警信號(hào)。
本實(shí)用新型使用方便，工作穩(wěn)定可靠，可廣泛用于監(jiān)視各種不同密度和不同顏色液面的位置變化。
權(quán)利要求1.一種用于監(jiān)視液面位置變化的光學(xué)液面監(jiān)視器，由發(fā)光器、受光器和監(jiān)視電路組成，當(dāng)被監(jiān)視液面到達(dá)警戒位置時(shí)，受光器接收到的來自發(fā)光器的光脈沖信號(hào)強(qiáng)度發(fā)生變化并通過監(jiān)測(cè)電路發(fā)出聲或光報(bào)警信號(hào)；本實(shí)用新型的特征在于所述發(fā)光器和受光器與被監(jiān)視液面警戒面的相對(duì)位置滿足全反射條件，即發(fā)光器和受光器分別位于警戒面的光密介質(zhì)一側(cè)和光疏介質(zhì)一側(cè)，其連線與警戒面夾角θ的余角大于光密介質(zhì)對(duì)光疏介質(zhì)的全反射臨界入射角α0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)液面監(jiān)視器，其特征在于θ＝ 1/2 (90°－α0)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)液面監(jiān)視器，其特征在于所述監(jiān)測(cè)電路包括發(fā)射電路、接收甄別電路、聲響報(bào)警電路和電源電路；發(fā)射電路由多諧振蕩器和三極管組成，作為發(fā)光器的紅外發(fā)光管接于三極管集電極中，多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)輸入三極管基極并使紅外發(fā)光管發(fā)出光脈沖信號(hào)；接收甄別電路由濾波電路、放大電路、積分電路和閾值翻轉(zhuǎn)電路組成，作為受光器的紅外光敏三極管接收到發(fā)光器發(fā)出的光脈沖信號(hào)后在其發(fā)射極電阻上產(chǎn)生脈沖電壓，經(jīng)濾波、放大和積分后由閾值翻轉(zhuǎn)電路加以甄別并向聲響報(bào)警電路輸出高電平或低電平；聲響報(bào)警電路由笛音振蕩器和揚(yáng)聲器組成，笛音振蕩器接收到來自接收甄別電路輸出的高電平時(shí)即起振并通過揚(yáng)聲器發(fā)出聲響報(bào)警信號(hào)；電源電路由橋式整流器、穩(wěn)壓電路、時(shí)基電路和倍壓整流電路組成并分別向發(fā)射電路、接收甄別電路和聲響報(bào)警電路提供＋5V或－3.5V直流電壓。
專利摘要全反射式光學(xué)液面監(jiān)視器涉及一種用于監(jiān)視液面位置變化的裝置，由發(fā)光器、受光器和監(jiān)測(cè)電路組成。發(fā)光器和受光器分別位于被監(jiān)視液面警戒位置的光密介質(zhì)一側(cè)和光疏介質(zhì)一側(cè)，其連線與警戒面夾角的余角大于光密介質(zhì)對(duì)光疏介質(zhì)的全反射臨界入射角。被監(jiān)視液面到達(dá)警戒位置時(shí)，發(fā)光器發(fā)出的光脈沖被液面完全反射，監(jiān)測(cè)電路即發(fā)出聲或光報(bào)警信號(hào)。本實(shí)用新型穩(wěn)定可靠，可廣泛用于監(jiān)視各種不同密度和不同顏色液面的位置變化。
文檔編號(hào)G01F23/02GK2156482SQ9223964
公開日1994年2月16日 申請(qǐng)日期1992年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月14日
發(fā)明者陳華秋 申請(qǐng)人:陳華秋