[发明专利]光学液位编码器

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于测量容器中的液位的装置，更具体地涉及光 学地测量液位。

背景技术

存在着有必要测量容器中的液体的量的许多应用。

Holcomb等人在2004年9月30日提交的题为“Method and system for encoding fluid level”的美国专利申请10/955,485(并授予为美国专利 6,992,757)描述了一种浮在液体表面上的浮子。该浮子机械地连接到旋 转的编码器盘(该编码器盘分割为透光区域和不透光区域)。一组发光二 极管(LED)是与该盘的另一侧上的光传感器对齐，从而，由于该盘随 着浮子上下移动而旋转时，可以将液位编码。

David Corven等人在2004年3月15日提交的题为“Optical fluid level monitor”的美国专利申请10/800,484(即美国专利公报20050199833)描 述了一种包括显示器和光管(light pipe)的光学传感器，该光管光学地连 接到该显示器并延伸到贮液器中所关注的高度，其中该光管是有这样的 材料形成：该材料具有的折射率大于空气的折射率并且小于或等于液体 的折射率，而且光是光学地连接到该光管。该光管可以是玻璃杆或塑料 杆，或者是一束光纤。

Lee等人在2002年10月9日提交的题为“Fluid container with level indicator，and fluid level indicator assembly for a fluid container”的美国专利 申请10/267,965(即美国专利6,805,070)描述了一种液位传感器，该液 位传感器在容器中包括视频显示器，该液位传感器使用多个毛细管，这 些毛细管在容器中在彼此不同的垂直高度处终止。

Shi等人在2002年10月7日提交的题为“LCC-based fluid-leVel detection sensor”的美国专利申请10/265,954(并授予为美国专利 6,949,758)描述了一种基于光通信信道(LCC)技术的液位传感器。该 LCC的一端连接到信号源，而另一端连接到传感器。将该LCC浸入液体 容器中，信号在该LCC中经受内反射并向连接到传感器的一端传播。通 过测量到达传感器的被该LCC反射的信号的强度来检测液位。

在1998年12月29日授予Cowger的题为“Method and apparatus for detecting fluid level”的美国专利5,852,946描述了一种液位检测器，其用 于提供表示液体容器中的液位的信号。该液位检测器包括用于向液体容 器内的液体提供光的第一光导管部。设置第二光导管部来接收由第一光 导管部提供的光。还包括从第一光导管部向第二光导管部延伸的光路。 该光路具有随着液体容器内的液体量而变化的光路长度。该光路长度的 变化在第二光导管部处产生光强度的变化，这表示了液体容器中的液位。

在1998年5月5日向Jung等人授予的题为“Apparatus and method for sensing fluid level”的美国专利5,747,824描述了垂直地布置于盒中的红外 LED的阵列和光传感器的阵列。在其上排列有LED的垂直线基本上平行 于在盒内的液位的方向。LED以与液面向上倾斜大约20度，这样，光束 不穿过液体/空气界面。

根据许多的特性可以区分该Jung系统。首先，关于待测量的每一个 位高，系统要求用于待测量的每一个液位的光源和传感器对。第二，系 统不能针对单个源/传感器对检测在液位之上或之下有多远。第三，为了 准确读取多个位高，需要折流板来在各个角度处阻挡能量。对于可以散 射光的液体，相邻的传感器需要被正确地定向。

发明内容

本发明的实施方式提供了液位传感器。只有当液体在一定位高范围 内时，光学结构才阻挡光束的透射。该结构可以连续地叠置以构建编码 器信道，其响应于在多个范围中的液位。可以组合多个堆叠以构建递增 的、绝对的、或多种标准编码器拓扑中的任意一种。

附图说明

图1至图3、图4A至图4C、图5和图6是根据本发明实施方式的 用于测量液位的光管的框图；

图7是根据本发明实施方式的用于测量液位的具有7段式显示器的 光管的框图；