專利名稱：全反射式光學液面監(jiān)視器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實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液面監(jiān)視器?，F(xiàn)有技術(shù)中的光學液面監(jiān)視器主要由發(fā)光器、受光器和監(jiān)測電路構(gòu)成，發(fā)光器和受光器相對安裝在被監(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)對光的衰減程度不同，故被監(jiān)視液面到達臨界位置前后受光器接收的光信號強弱及所產(chǎn)生的電信號大小也不相同，利用監(jiān)測電路對此加以鑒別并發(fā)出相應的聲或光報警信號，即可實現(xiàn)對液面位置變化的監(jiān)視。由于不同密度或不同顏色液體介質(zhì)對透射光的衰減系數(shù)不同，電信號變化的幅度也不相同，因此監(jiān)測電路必須針對不同的介質(zhì)進行調(diào)整，這就使得這種透射式光學液面監(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對其穩(wěn)定性和可靠性造成一定的影響。
本實用新型的目的是設(shè)計一種適用范圍廣，使用方便，工作穩(wěn)定可靠的光學液面監(jiān)視器。
為了實現(xiàn)上述目的，本實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)測電路不發(fā)出報警信號；當被監(jiān)視液面到達警戒位置時，發(fā)光器發(fā)出的光被液面全部反射而不能到達受光器，監(jiān)測電路對此加以甄別后即發(fā)出聲或光報警信號。以下結(jié)合具體實施例對本實用新型全反射式光學液面監(jiān)視器的技術(shù)特征作進一步的詳細說明。
附

圖1為全反射式光學液面監(jiān)視器的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為監(jiān)測電路圖。
參考附圖1和附圖2，本實用新型全反射式光學液面監(jiān)視器主要由發(fā)光器、受光器和監(jiān)測電路構(gòu)成，發(fā)光器1通過準直筒2安裝在被監(jiān)視液面警戒面5的光密介質(zhì)一側(cè)，準直筒內(nèi)裝有擋圈3和擋圈4以增強其準直效果。受光器7通過準直筒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位置滿足全反射條件，應使發(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而造成監(jiān)視器誤動作，θ角不宜太小，一般選取θ＝ 1/2 (90°－α0)比較適宜。
本實用新型全反射式光學液面監(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，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，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A1除去低頻雜散信號后檢出脈沖信號，該脈沖信號經(jīng)二級放大器A2、A3放大后在電容C19上進行積分，然后送入閾值翻轉(zhuǎn)電路A4加以甄別并向聲響報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。
聲響報警電路主要由集成電路I4和揚聲器S組成，I4與電阻R6、R7，電容C13、C14組成一笛音振蕩器。當閾值翻轉(zhuǎn)電路輸出高電平時，笛音振蕩器起振并通過揚聲器S發(fā)出笛音報警信號；當閾值翻轉(zhuǎn)電路輸出低電平時，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，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，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)出報警信號。當被監(jiān)視液面到達警戒面之后，發(fā)光器發(fā)出的光脈沖信號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聲器發(fā)出笛音報警信號。
本實用新型使用方便，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液面監(jiān)視器，由發(fā)光器、受光器和監(jiān)視電路組成，當被監(jiān)視液面到達警戒位置時，受光器接收到的來自發(fā)光器的光脈沖信號強度發(fā)生變化并通過監(jiān)測電路發(fā)出聲或光報警信號；本實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所述的光學液面監(jiān)視器，其特征在于所述監(jiān)測電路包括發(fā)射電路、接收甄別電路、聲響報警電路和電源電路；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)生的脈沖信號輸入三極管基極并使紅外發(fā)光管發(fā)出光脈沖信號；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警電路輸出高電平或低電平；聲響報警電路由笛音振蕩器和揚聲器組成，笛音振蕩器接收到來自接收甄別電路輸出的高電平時即起振并通過揚聲器發(fā)出聲響報警信號；電源電路由橋式整流器、穩(wěn)壓電路、時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警電路提供＋5V或－3.5V直流電壓。
專利摘要全反射式光學液面監(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)對光疏介質(zhì)的全反射臨界入射角。被監(jiān)視液面到達警戒位置時，發(fā)光器發(fā)出的光脈沖被液面完全反射，監(jiān)測電路即發(fā)出聲或光報警信號。本實用新型穩(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G01F23/02GK2156482SQ9223964
公開日1994年2月16日 申請日期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 申請人:陳華秋