一种透明管路液位测量装置的制作方法

本发明涉及医疗测量领域，更具体地说，它涉及一种透明管路液位测量装置。

背景技术

测量均匀管路中的液位，可以得到液体体积，依据时间液位高度管子直径，可以测量出液体流速。

要保证测量的实时性和测量精度。常规的方案是使用光元件发射与接收，液位会改变接收处的输出。现有的测量装置为保证测量精度通常选用体积较大的光元件，从而导致无法密集安装，难以达到较高精度。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种透明管路液位测量装置，能够通过在检测位置密集安装多个小型元件达到所需要的精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种透明管路液位测量装置，包括底座、两根竖直固定在底座上表面互相平行的支撑柱、平行于支撑柱的密封板、设置在支撑柱顶端的密封块、设置在两根支撑柱之间的透明管路、以及用于测量透明管路液位的测量系统，所述密封块平行于底座，所述透明管路平行于支撑柱的长度方向轴线，所述支撑柱与密封块和底座一体化连接，所述密封板配合密封块将透明管路液位装置的顶部和侧面进行密封；

所述测量系统包括由若干红外二极管和红外接收器组成的检测模块、连接于检测模块的用于对信号进行选路的选路模块、连接于选路模块用于将模拟信号转换为数字信号的模数转换模块、以及连接于选路模块用于处理数字信号的信号处理模块；

所述密封板上开设有长条状安装槽，其中一块密封板上的安装槽用于安装红外接收器，另一块密封板上的安装槽于安装红外二极管；所述安装槽平行于透明管路长度方向；

所述安装槽的一侧设置有与红外接收器其中一个管脚相接通的通电铜片，所述安装槽背离通电铜片的一侧滑移连接有pcb板，pcb板上设置有用于抵触红外接收器另一个管脚的弹簧跳豆，所述pcb板的两端均通过排线板与选路模块相连接；

所述选路模块包括有多组多级多路模拟开关，且每一组中的各级模拟开关的通路数均不同。

通过采用上述技术方案，透明管路用于存储液体，密封板配合密封块将透明管路液位测量装置进行密封，从而减少外界光线对测量结果的干扰；通过在安装槽内设置通电铜板和pcb板，红外接收器的两个管脚分别抵触在通电铜板和pcb板上，从而能够根据需要更换不同体积的光元件，从而方便进行更换和安装；测量系统的检测模块对透明管路内的液位情况进行检测，当未检测到液位时，输出空位信号，当检测到液位时输出实位信号，同时选路模块通过多级多路模拟开关对检测模块的信号进行选择，并输出询问结果信号，当模数转换模块接收到询问结果信号时，模数转换模块对询问结果信号进行模数转换并输出数字信号，当信号处理模块接收到数字信号后对数字信号通过自下而上的进行轮回询问方式依次与预先输入的阈值进行比较，当得到的结果小于阈值时，表示当前位置有液体，需要选择n+1路信号重复检测过程，当得到的结果不小于阈值时，表示当前位置没有液体，从而获得液位是n-1。

较佳的，所述多路模拟开关设置有多个，且多个同级多路模拟开关连接同一个高一级的多路模拟开关。

通过采用上述技术方案，将多路开关设置为多个，能够在使用少数几个多路开关即可完成检测，减少了误差，同时通过多个同级多路模拟开关连接同一个高一级的多路模拟开关的方式能够减少电路变换过程中的抖动对测量结果的影响，从而保证测量精度。

较佳的，所述红外接收器与红外二极管一一对应并相互平行的依次排列在相应安装槽内，且红外二极管的光线刚好透过透明管路被红外接收器所接收。

通过采用上述技术方案，将红外接收器与红外二极管一一对应，能够使红外接收器只接收到一个红外二极管的信号，减少了相邻红外二极管的信号的影响，提高了测量精度。

较佳的，所述密封板和支撑柱之间设有光栅板，所述光栅板上设有若干用于限定接收光路的光栅。

通过采用上述技术方案，光栅能够对红外接收器所接收到的信号做进一步限定，屏蔽相邻红外二极管的信号，从而进一步减少了相邻红外二极管的信号的影响，提高了测量精度。

较佳的，所述透明管路的两端分别与底座和密封块螺纹连接。

通过采用上述技术方案，透明管路能够从底座和密封块之间取下，方便根据需要更换透明管路，提高了工作效率。

较佳的，所述光栅板和密封板之间设有缓冲件，所述缓冲间用于缓冲密封板向支撑柱传导的压力，所述缓冲件包括设置在光栅板和密封板之间的橡胶条，所述橡胶条平行于透明管路的长度方向，且橡胶条的长度与安装槽的长度相同。

通过采用上述技术方案，橡胶条能够在密封板和光栅板之间形成缓冲层，从而较少光栅板所受到的外部冲击，提高了光栅板的使用寿命。

较佳的，所述密封板上均设有若干短柱，所述短柱均朝向透明管路，所述缓冲件和光栅均开设有配合短柱插入的安装孔，所述短柱与安装孔相配合用于限定光栅板相对于透明管路的位置。

通过采用上述技术方案，短柱与安装孔相配合能够对缓冲件和光栅的安装位置进行限定，避免光栅和缓冲件的安装位置出现偏差而影响测量结果，提高了测量精度，同时提高了安装效率。

较佳的，所述透明管路至少设置有两条。

通过采用上述技术方案，通过设置至少两条透明管路，能够使测量装置同时测量多条透明管路，提高了测量效率。

较佳的，所述密封块顶部设置有三通阀门，所述三通阀门连接于透明管路顶部，外部液体经三通阀门进入透明管路内。

通过采用上述技术方案，通过三通阀门对液体进入透明管路的速度及流量进行控制，从而方便根据测量结果调整透明管路内的液位，提高了工作效率。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、通过设置多级多路模拟开关，能够精确的检测透明管路内的液位情况，提高了测量精度；

2、通过设置光栅板，能够减少相邻信号对测量结果的影响，提高了测量精度；

3、通过将红外二极管和红外接收器一一对应的设置，能够使红外接收器只接收到一个红外二极管的信号，减少了相邻红外二极管的信号的影响，提高了测量精度。

附图说明

图1为一种透明管路液位测量装置结构爆炸图；

图2为一种透明管路液位测量装置结构反向爆炸图；

图3为测量系统电路图；

图4为检测模块电路图；

图5为红外接收模块和选路模块电路图；

图6为模数转换模块电路图；

图7为信号处理模块电路图；

图8为密封板截面图；

图9为图8的a处结构放大图。

附图标记：1、底座；2、支撑柱；3、密封板；31、红外二极管；32、红外接收器；33、光栅板；34、短柱；35、安装孔；36、三通阀门；37、橡胶条；4、密封块；5、透明管路；6、测量系统；61、检测模块；611、启动单元；612、控制输出单元；613、信号发射单元；62、红外接收模块；63、选路模块；64、模数转换模块；65、信号处理模块；66、安装槽；661、通电铜片；662、pcb板；663、弹簧跳豆。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”、“底面”和“顶面”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

一种透明管路液位测量装置，如图1所示，底座1、两根竖直固定在底座1上表面互相平行的支撑柱2、平行于支撑柱2的密封板3、设置在支撑柱2顶端的密封块4、设置在两根支撑柱2之间的透明管路5；密封块4平行于底座1，透明管路5平行于支撑柱2的长度方向轴线，支撑柱2）与密封块4和底座1一体化连接；透明管路5用于存储液体，密封板3配合密封块4分别将将透明管路液位测量装置的侧面和顶端进行密封，从而减少外界光线对测量结果的干扰；支撑柱2与密封块4和底座1一体化连接，从而方便对支撑柱2和密封块4以及底座1进行加工。

进一步的，如图1及图2所示，所述密封板3上开设有长条状安装槽66，安装槽66平行于透明管路5的长度方向；其中一块密封板3上的安装槽66内自上而下依次排列有若干红外接收器32，另一块密封板上的安装槽66内自上而下依次排列有若干红外二极管31；红外接收器32与红外二极管31一一对应并相互平行，且红外二极管31的光线刚好透过透明管路5被红外接收器32所接收，从而减少了相邻红外二极管31的信号的影响，提高了测量精度。

进一步的，如图1及图2所示，所述密封板3和支撑柱2之间设有光栅板33，所述光栅板33上设有若干用于限定接收光路的光栅；光栅能够对红外接收器32所接收到的信号做进一步限定，屏蔽相邻红外二极管31的信号，从而进一步减少了相邻红外二极管31的信号的影响，提高了测量精度。

进一步的，如图1及图2所示，光栅板33和密封板3之间设有用于缓冲的缓冲件，优化的，缓冲件设置为两条平行于透明管路5长度方向的橡胶条37，且橡胶条37的长度与安装槽66的长度相同。橡胶条37能够在密封板3和光栅板33之间形成缓冲层，从而较少光栅板33所受到的外部冲击，提高了光栅板33的使用寿命。

优化的，如图1所示，密封板3均设有若干短柱34，所述短柱34均朝向透明管5，所述缓冲件和光栅板33上均开设有配合短柱34插入的安装孔35，所述短柱34与安装孔35相配合用于限定光栅板33相对于透明管路5的位置；短柱34配合安装孔35能够对缓冲件和光栅板33的安装位置进行限定，避免光栅板33和缓冲件的安装位置出现偏差而影响测量结果，提高了测量精度，同时提高了安装效率。

优化的，如图1及图2所示，透明管路5至少设置有两条，每一条透明管路5的两端均分别与底座1和密封块4螺纹连接；密封块4顶部设置有三通阀门36，所述三通阀门36连接于透明管路5顶部，外部液体经三通阀门36进入透明管路5内；通过设置至少两条透明管路5，能够使测量装置同时测量多条透明管路5，提高了测量效率；通过将透明管路5与底座1和密封块4螺纹连接能够使透明管路5从底座1和密封块4之间取下，方便根据需要更换透明管路5，提高了工作效率；通过三通阀门36对液体进入透明管路5的速度及流量进行控制，从而方便根据测量结果调整透明管路5内的液位，提高了工作效率。

如图3所示，一种透明管路液位测量装置还包括用于测量透明管路5液位的测量系统6，所述测量系统6包括：

检测模块61，设置在密封板3上，用于产生红外测量信号；

红外接收模块62，设置在密封板3上，用于接收红外测量信号；当未测量到透明管路5的液位时，红外接收模块62输出高电平信号；当测量到透明管路5的液位时，红外接收模块62输出低电平信号；

选路模块63，连接于红外接收模块62，用于对红外接收模块62进行选路；选路模块63自下而上反复对红外接收模块62进行选路，并输出与所选路信号一致的高电平信号或低电平信号；

模数转换模块64，连接于选路模块63，用于接收来自选路模块63的高电平信号或低电平信号，当接收到高电平信号时输出代表“1”的数字信号，当接收到低电平信号时输出代表“0”的数字信号；

信号处理模块65，连接于模数转换模块64，用与接收来自模数转换模块64的数字信号；当接收到数字信号时，将数字信号与预先输入的阈值进行对比，并输出液位信号。

检测模块61产生红外测量信号，红外测量信号透过透明管路5被红外接收模块62所接收，当未测量到透明管路5的液位时，红外接收模块62输出高电平信号；当测量到透明管路5的液位时，红外接收模块62输出低电平信号；同时选路模块63自下而上反复对红外接收模块62进行选路，并输出与所选路信号一致的高电平信号或低电平信号；当模数转换模块64接收到高电平信号时输出代表“1”的数字信号，当模数转换模块64接收到低电平信号时输出代表“0”的数字信号；随后当数字处理模块接收到数字信号时，将数字信号与预先输入的阈值进行对比，并输出液位信号。

如图所4示，检测模块61包括：

启动单元611，设置在密封板3的外表面，用于输出启动信号；优化的，启动单元611设置为按钮sw；

控制输出单元612，连接于启动单元611，用于接收启动信号；当接收到启动信号时，输出控制信号；如图4所示，控制输出单元612设置为555计时器，555计时器的trl管脚和con相并联，并经直流变换器与启动单元611连接，直流变换器向控制输出单元612供电；555计时器的thr管脚和gnd管脚接地，vcc管脚和res管脚与外部电源相连接，dis管脚和vcc管脚之间连接有电阻r1，dis管脚和con管脚之间连接有电阻r2，电阻r1与电阻r2并联，out管脚输出脉冲信号；

信号发射单元613，连接于控制输出单元612，用于接收控制信号；当接收到控制信号时，输出红外信号；优化的，如图4所示，信号发射单元613设置为128个依次排列的红外发光二极管da1~dan，每个红外发光二极管分别与一个限流电阻ra1~ran串联，然后再整体并联，并联后再通过一个可调电流采样电阻rc接地，通过调整可调电流采样电阻rc1，可以调整发射强度；

先通过调整可调电流采样电阻rc1，调整信号发射单元613的信号发射强度，按下按钮sw，直流变换器开始工作，并向控制输出单元612和信号发射单元613供电，并输出启动信号；当控制输出单元612接收到启动信号时输出脉冲信号，使信号发射单元613间接性的发射红外信号，从而降低了功耗。

如图5所示，红外接收模块62设置为128个依次排列并相互并联的接收二极管db1~dbn，接收二极管并联后通过外接一个可调电阻rc2而接地，同时并联后的接收二极管和可调电阻rc2分别与电源的两端相串联；电源向接收二极管供电，使红外接收模块62持续接收到来自检测模块61的红外信号，避免漏检；当未测量到透明管路5的液位时，红外接收模块62输出高电平信号；当测量到透明管路5的液位时，红外接收模块62输出低电平信号。

如图5所示，选路模块63包括与红外接收模块62的接收二级管相连接的一级模拟开关、以及与一级模拟开关相连接的二级模拟开关，优化的，一级模拟开关设置为型号为cd4051的8选1模拟开关，二级模拟开关设置为型号为cd74hc4067的16选1模拟开关；一级模拟开关的引脚分别与接收二极管的输出端相连接，二级模拟开关分别与一级模拟开关的输出端相连接；选路模块63自下而上反复对红外接收模块62进行选路，并通过二级模拟开关输出与所选路信号一致的高电平信号或低电平信号。

如图6所示，模数转换模块64设置为型号为ads7818的模数转换器u2，模数转换器u2的in+管脚与单向二极管dc1的输出端相连接，模数转换器u2的in-管脚、gnd管脚、以及conv管脚接地，vref管脚经电容c1外接有电源，以提供参考电压，同时vref管脚所接电源两端经电容c1接地；vcc管脚外接电源，clk管脚和data管脚与上述信号处理模块65相连接；模数转换模块64连接于选路模块63，接收到高电平信号或低电平信号时，对高电平信号或低电平信号进行模数转换，且当接收到高电平信号时输出代表“1”的数字信号，当接收到低电平信号时输出代表“0”的数字信号。

如图7所示，信号处理模块65设置为型号为at89c51的单片机u4，连接于模数转换模块64，用于接收来自模数转换模块6434的数字信号；单片机u4的p1.0管脚与模数转换器u2的data管脚相连接，单片机u4的rst管脚与模数转换器u2的clk管脚相连接，单片机u4的vcc管脚与外部电源相连接，单片机u3的xtal1管脚与xtal2管脚分别经电容c2和电容c3接地，并通过晶振相并联，单片机u3的gnd管脚接地；当单片机u4接收到数字信号时，当单片机u3接收到数字信号时，单片机u4对数字信号通过自下而上的进行轮回询问方式依次与预先输入的阈值进行比较，当得到的结果小于阈值时，表示当前位置有液体，需要选择n+1路信号重复检测过程，当得到的结果不小于阈值时，表示当前位置没有液体，从而获得液位是n-1将数字信号与预先输入的阈值进行对比，并输出液位信号通过管脚p0.0~p0.7和管脚p2.0~p2.7输出代表液位位置的数字序列信号。

进一步的，如图8及图9所示，安装槽66的一侧设置有与红外接收器32其中一个管脚相接通的通电铜片661，所述安装槽66背离通电铜片661的一侧滑移连接有pcb板662，pcb板662上设置有用于抵触红外接收器32另一个管脚的弹簧跳豆663，pcb板662的两端均通过排线板与选路模块63相连接；红外接收器32的两个管脚分别卡接在通电铜板661和pcb板662上，从而能够根据需要更换不同体积的光元件。

工作过程：先将透明管路5安装在底座1上，再根据需要选择合适体积的红外发光管，并将红外发光二极管的两个管脚分别与安装槽66内的通电铜板和pcb板662相抵触，随后将密封板3固定在底座1上，从而使透明管路5的测量环境为密封状态；

将液体经三通阀门36进入透明管路5后，按下启动按钮sw，直流变换器开始工作，并向控制输出单元612和信号发射单元613供电，并输出启动信号；当控制输出单元612接收到启动信号时输出脉冲信号，红外二极管31da1~dan经测量口间接性输出红外信号；红外测量信号透过透明管路5被红外接收模块62所接收；

当未测量到透明管路5的液位时，红外接收模块62输出高电平信号；当测量到透明管路5的液位时，红外接收模块62输出低电平信号；同时选路模块63自下而上反复对红外接收模块62进行选路，并通过二级模拟开关输出与所选路信号一致的高电平信号或低电平信号，当模数转换模块64接收到高电平信号或低电平信号时，对高电平信号或低电平信号进行模数转换，且当接收到高电平信号时输出代表“1”的数字信号，当接收到低电平信号时输出代表“0”的数字信号；

当单片机u4接收到数字信号时，当单片机u4接收到数字信号时，单片机u3对数字信号通过自下而上的进行轮回询问方式依次与预先输入的阈值进行比较，当得到的结果小于阈值时，表示当前位置有液体，需要选择n+1路信号重复检测过程，当得到的结果不小于阈值时，表示当前位置没有液体，从而获得液位是n-1将数字信号与预先输入的阈值进行对比，并输出液位信号通过管脚p0.0~p0.7和管脚p2.0~p2.7输出代表液位位置的数字序列信号。

本发明通过设置多级多路模拟开关，能够精确的检测透明管路5内的液位情况，提高了测量精度；通过设置光栅板33，能够减少相邻信号对测量结果的影响，提高了测量精度；通过将红外二极管31和红外接收器32一一对应的设置，能够使红外接收器32只接收到一个红外二极管31的信号，减少了相邻红外二极管31的信号的影响，提高了测量精度。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。