一种非接触式液位测量系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及非接触式液位测量、微小容器液位测量领域，特别是涉及一种非接触式液位测量系统及方法。
【背景技术】
[0002]激光技术发展迅速，已经被广泛应用于加工、测量、医疗、印刷等各领域，特别在物位测量方面，激光测量有着方向性好、发应快、非接触测量等其他技术无法比拟的优势。
[0003]传统的激光液位计是利用激光的反射特性来测量的，发射的激光束打在液面上被反射，接收端根据反射时间读液位计到液面之间的距离，然后拿事先输入的总尺寸减去这个距离就反映出来液体的高度。这种液位计大都价格昂贵，体积较大，一般适用于大型槽罐、水箱或者天然水体的液位测量，无法用到类似于实验室试管级水平的液位测量。现有技术中存在微小容器，例如医用西林瓶、墨菲式滴管中液位检测精度低、效率低、成本高等问题。
【发明内容】
[0004]为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种非接触式液位测量系统及方法，主要应用于微小型透明圆柱状容器中的液位测量，旨在提高测量精度、效率，同时降低测量成本。
[0005]为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现:
一种非接触式液位测量系统，包括:
透明储液容器2，其为储存有液体4的容器；
条形激光发射源3，其位于所述储液容器一侧；
条状光电检测器1，其位于所述透明储液容器另一侧，其宽度略小于所述透明储液容器的直径，所述条状光电检测器与所述条形激光发射源、透明储液容器轴线平行，条状光电检测器与透明储液容器距离大于透明储液容器直径的两倍；
其中，所述条形激光发射源发出的激光穿过所述透明储液容器的透明部分直接投射到所述条状光电检测器上，所述激光穿过所述液体发生偏折，部分激光不能照射到所述条状光电检测器上；根据所述条状光电检测器检测的信号值可计算出液位高度。
[0006]如权利要求1所述的非接触式液位测量系统，其特征在于，所述透明储液容器为微小型透明圆柱状容器。
[0007]优选的是，所述的非接触式液位测量系统，其中，所述条形激光发射源与条状光电检测器等高，所述透明储液容器高度小于所述条状光电检测器高度。
[0008]一种非接触式液位测量方法，包括:
步骤I)初始量标定:在透明储液容器为空时，记录透明储液容器内部空间高度HO，激发条形激光发射源，记录测量条状光电检测器的信号值KO ;将容器盛满被检测液体，激发条形激光发射源，这时由于激光在液体中发生偏折，激光只有部分投射到条状光电检测器上，记录此时的条状光电检测器信号Kl ;
步骤2)液位测量:当容器储存一定高度的待测液体，记录测试的条状光电检测其信号
k ；
步骤3)液位计算:由光电传感器的信号值k计算出当前液位值h，计算方法为:h=HO*[l-(k-Kl)/(KO-Kl)] ο
[0009]优选的是，所述的非接触式液位测量方法，其中，进行一次初始量标定后，针对同一规格的透明储液容器，每次直接执行液位测量、液位计算，得出液位高度；针对不同规格的透明储液容器，每种规格的透明容器分别进行初始量标定。
[0010]优选的是，所述的非接触式液位测量方法，其中，所述液位测量系统的测量精度为0.1mm0
[0011]优选的是，所述的非接触式液位测量方法，其中，还包括植入液位测量系统内部的计算软件，完成初始量标定后将参数输入液位测量系统，自动给出测量结果。
[0012]本发明的有益效果:本发明能有效测量微小容器中液体高度，测量精度达到0.1mm，比目测法的精度提高10倍，测量时间短，操作简单，在初始量标定后，测量读数时间不超过I秒钟，尤其能提高批量作业的效率；与被测量对象无直接接触，整个测量过程安全无污染；解决了医用西林瓶、墨菲式滴管中液位等微小容器液位检测精度低、效率低、成本高的问题。
【附图说明】
[0013]图1为本发明一实施例所述的非接触式液位测量系统中的液位测量系统结构示意图；
图2为本发明一实施例所述的非接触式液位测量系统中的容器中空处的光路图；
图3为本发明一实施例所述的非接触式液位测量系统中的容器中液体处的光路图。
[0014]其中，1-条状光电检测器，2-透明储液容器，3-条形激光发射源，4-液体。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0016]一种非接触式液位测量系统，该系统结构示意图见图1，包括:
透明储液容器2，其为储存有液体4的容器；
条形激光发射源3，其位于所述储液容器一侧；
条状光电检测器1，其位于所述透明储液容器另一侧，其宽度略小于所述透明储液容器的直径，所述条状光电检测器与所述条形激光发射源、透明储液容器轴线平行，条状光电检测器与透明储液容器距离大于透明储液容器直径的两倍；
其中，所述条形激光发射源发出的激光穿过所述透明储液容器的透明部分直接投射到所述条状光电检测器上，所述激光穿过所述液体发生偏折，部分激光不能照射到所述条状光电检测器上；具体光路见图2、3，根据所述条状光电检测器检测的信号值可计算出液位高度。本发明能有效测量微小容器中液体高度，测量精度达到0.1mm,比目测法的精度提高10倍，测量时间短，操作简单，在初始量标定后，测量读数时间不超过I秒钟，尤其能提高批量作业的效率；与被测量对象无直接接触，整个测量过程安全无污染；解决了医用西林瓶、墨菲式滴管中液位等微小容器液位检测精度低、效率低、成本高的问题。
[0017]进一步的，所述透明储液容器为微小型透明圆柱状容器。
[0018]进一步的，所述条形激光发射源与条状光电检测器等高，所述透明储液容器高度小于所述条状光电检测器高度。
[0019]一种非接触式液位测量方法，包括:
步骤I)初始量标定:在透明储液容器为空时，记录透明储液容器内部空间高度HO，激发条形激光发射源，记录测量条状光电检测器的信号值KO ;将容器盛满被检测液体，激发条形激光发射源，这时由于激光在液体中发生偏折，激光只有部分投射到条状光电检测器上，记录此时的条状光电检测器信号Kl ;
步骤2)液位测量:当容器储存一定高度的待测液体，记录测试的条状光电检测其信号
k ；
步骤3)液位计算:由光电传感器的信号值k计算出当前液位值h，计算方法为:h=H0*[l-(k_Kl)/(K0-Kl)] ο
[0020]进一步的，进行一次初始量标定后，针对同一规格的透明储液容器，每次直接执行液位测量、液位计算，得出液位高度；针对不同规格的透明储液容器，每种规格的透明容器分别进行初始量标定。
[0021]进一步的，所述液位测量系统的测量精度为0.1mm。
[0022]进一步的，还包括植入液位测量系统内部的计算软件，完成初始量标定后将参数输入液位测量系统，自动给出测量结果。
[0023]尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1.一种非接触式液位测量系统，其特征在于，包括: 透明储液容器(2)，其为储存有液体(4)的容器； 条形激光发射源(3)，其位于所述储液容器一侧； 条状光电检测器(1)，其位于所述透明储液容器另一侧，其宽度略小于所述透明储液容器的直径，所述条状光电检测器与所述条形激光发射源、透明储液容器轴线平行，条状光电检测器与透明储液容器距离大于透明储液容器直径的两倍； 其中，所述条形激光发射源发出的激光穿过所述透明储液容器的透明部分直接投射到所述条状光电检测器上，所述激光穿过所述液体发生偏折，部分激光不能照射到所述条状光电检测器上；根据所述条状光电检测器检测的信号值可计算出液位高度。2.如权利要求1所述的非接触式液位测量系统，其特征在于，所述透明储液容器为微小型透明圆柱状容器。3.如权利要求1所述的非接触式液位测量系统，其特征在于，所述条形激光发射源与条状光电检测器等高，所述透明储液容器高度小于所述条状光电检测器高度。4.一种非接触式液位测量方法，其特征在于，包括: 步骤I)初始量标定:在透明储液容器为空时，记录透明储液容器内部空间高度HO，激发条形激光发射源，记录测量条状光电检测器的信号值KO ;将容器盛满被检测液体，激发条形激光发射源，这时由于激光在液体中发生偏折，激光只有部分投射到条状光电检测器上，记录此时的条状光电检测器信号Kl ; 步骤2)液位测量:当容器储存一定高度的待测液体，记录测试的条状光电检测其信号k ； 步骤3)液位计算:由光电传感器的信号值k计算出当前液位值h，计算方法为:h=H0*[l-(k_Kl)/(K0-Kl)] ο5.如权利要求4所述的非接触式液位测量方法，其特征在于，进行一次初始量标定后，针对同一规格的透明储液容器，每次直接执行液位测量、液位计算，得出液位高度；针对不同规格的透明储液容器，每种规格的透明容器分别进行初始量标定。6.如权利要求1所述的非接触式液位测量系统，其特征在于，所述液位测量系统的测量精度为0.1mm07.如权利要求4所述的非接触式液位测量方法，其特征在于，还包括植入液位测量系统内部的计算软件，完成初始量标定后将参数输入液位测量系统，自动给出测量结果。
【专利摘要】本案为一种非接触式液位测量系统，包括：透明储液容器，其为储存有液体的容器；条形激光发射源，其位于所述储液容器一侧；条状光电检测器，其位于所述透明储液容器另一侧，其宽度略小于透明储液容器的直径，述条状光电检测器与条形激光发射源、透明储液容器轴线平行，条状光电检测器与透明储液容器距离大于透明储液容器直径的两倍；其中，条形激光发射源发出的激光穿过透明储液容器的透明部分直接投射到条状光电检测器上，激光穿过所述液体发生偏折，部分激光不能照射到条状光电检测器上；根据条状光电检测器检测的信号值可计算出液位高度。本案能有效测量微小容器中液体高度，测量精度达到0.1mm，比目测法的精度提高10倍。
【IPC分类】G01F23/292
【公开号】CN104897244
【申请号】CN201510361972
【发明人】邬基平
【申请人】苏州诺思医疗技术有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月26日