[发明专利]非接触式液位测量系统和方法

权利要求书

1.一种非接触式液位测量系统，其特征在于，包括光发射腔体(6)和CCD接收腔体(14)，所述光发射腔体(6)具有光发射腔体出射准直狭缝(8)，所述CCD接收腔体(14)具有CCD接收腔体入射准直狭缝(16)，当非接触式液位测量系统工作时，光发射腔体(6)内发光体发出的光线经过光发射腔体出射准直狭缝(8)，经过CCD接收腔体入射准直狭缝(16)这条光路进入CCD接收腔体(14)被CCD接收，样品管处于所述光路上且光线以平行于样品管母线的方向通过所述样品管；

样品管夹持臂、夹持端头、合页(3)、光发射腔体(6)、CCD接收腔体(14)、CCD接收腔体后盖板(15)、光发射腔体出射准直狭缝(8)、CCD接收腔体入射准直狭缝(16)；

合页(3)侧壁垂直固定样品管夹持臂一端，所述样品管夹持臂另一端设置夹持端头，所述夹持端头紧固夹持样品管(1)，所述合页(3)右扇叶(21)安装光发射腔体(6)，所述合页(3)左扇叶(20)安装CCD接收腔体(14)，所述CCD接收腔体(14)后端由CCD接收腔体后盖板封盖，防止产生漏光；所述光发射腔体(6)夹持样品管一侧面板中部为凹槽形状，沿凹槽形状部位开设光发射腔体出射准直狭缝(8)，所述CCD接收腔体(14)夹持样品管一侧面板中部也为凹槽形状，沿凹槽形状部位开设CCD接收腔体入射准直狭缝(16)；

所述样品管夹持臂包括：样品管上夹持臂(2)、样品管下夹持臂(9)、上夹持臂锁紧螺丝(4)、下夹持臂锁紧螺丝(10)、上套管(28)、下套管(29)；

所述夹持端头包括：样品管上部锁紧螺丝(5)、样品管下部锁紧螺丝(11)、上夹持端头(12)和下夹持端头(13)；

所述样品管上夹持臂(2)外部过盈套接入上套管(28)一端，所述上套管(28)侧壁开设螺纹孔，上夹持臂锁紧螺丝(4)拧入螺纹孔，所述上夹持臂锁紧螺丝(4)外螺纹与螺纹孔内螺纹相配合，锁紧上套管(28)与样品管上夹持臂(2)，所述上套管(28)另一端固定上夹持端头(12)，在上夹持端头(12)侧壁开设螺纹孔，样品管上部锁紧螺丝(5)拧入螺纹孔，所述样品管上部锁紧螺丝(5)外螺纹与螺纹孔内螺纹相配合，锁紧上夹持端头(12)与样品管(1)；

所述样品管下夹持臂(9)外部过盈套接入下套管(29)一端，所述下套管(29)侧壁开设螺纹孔，下夹持臂锁紧螺丝(10)拧入螺纹孔，所述下夹持臂锁紧螺丝(10)外螺纹与螺纹孔内螺纹相配合，锁紧下套管(29)与样品管下夹持臂(9)，所述下套管(29)另一端固定下夹持端头(13)，在下夹持端头(13)侧壁开设螺纹孔，样品管下部锁紧螺丝(11)拧入螺纹孔，所述样品管下部锁紧螺丝(11)外螺纹与螺纹孔内螺纹相配合，锁紧下夹持端头(13)与样品管(1)；

还包括：防光线遮蔽挡片(7)；

所述光发射腔体(6)在安装合页的另一端侧板的边缘处安装防光线遮蔽挡片(7)，或者在所述CCD接收腔体(14)在安装合页的另一端侧板的边缘处安装防光线遮蔽挡片(7)，所述防光线遮蔽挡片(7)沿侧板边缘处探出边缘，将所述光发射腔体(6)和CCD接收腔体(14)对合状态的缝隙遮住。

2.根据权利要求1所述的非接触式液位测量系统，其特征在于，所述凹槽形状包括：梯形或半圆形。

3.一种基于权利要求1所述的测量系统的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，对非接触式液位测量系统的线阵CCD和CCD接收电路板进行初始化，开始测量样品管液位；

步骤2，打开光发射电路板，通过光发射腔体的光发射腔体出射准直狭缝对样品管液位进行照射，穿过样品管的光信息照射到CCD接收腔体入射准直狭缝处的线阵CCD，由线阵CCD对光信息强度进行判断；

步骤3，根据光信息强度判断样品管液位高度，对液位进行M次测量，获得样品管液位绝对高度值，所述M≥3。

4.根据权利要求3所述的非接触式液位测量方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤2-1，在由线阵CCD对光信息强度进行判断时，配置线阵CCD的开始寄存器中的开始位置为高位；

步骤2-2，对线阵CCD所采集的光信息强度进行中断程序判断，将前段驱动数据采集模块进行中断触发，模拟光信息信号转化为数字光信息信号，传输到FPGA进行高度运算。

5.根据权利要求3所述的非接触式液位测量方法，其特征在于，所述步骤3包括：

步骤3-1，采集的液位高度值在FPGA中进行液位高度运算；

步骤3-2，将采集的光信息帧数据对应的像元进行加和平均；

步骤3-3，对相邻像元灰度值做差，并存储该差值到数组中；

步骤3-4，找到灰度差值最大的位置，得到最初的样品管液位所处的位置；

步骤3-5，重复步骤3-2至步骤3-4，求取M组数据，进行求平均，得到样品管液位绝对高度值。