[发明专利]激光高温液体高度测控系统及方法

权利要求书

1.一种激光高温液体高度测控系统，其特征在于包括：

位于待测液体液面上方且相对设置的激光发射器和激光接收器，激光接收器上与激光发射器正对端面设置有一接收激光束的面板，该面板的中部设置一个中点；

驱动单元，用于带动激光发射器和激光接收器同时转动；

控制器，该控制器用于接收激光束落在面板上形成的光斑与中点之间的距离信号，当激光束落在面板上形成的光斑与中点之间的距离不为零时，控制器控制驱动单元带动激光发射器和激光接收器同时运动；当激光束落在面板上形成的光斑与中点重合时，控制器计算出液面移动速率V和当前液面高度H1，具体计算公式如下：

T0时刻，将待测液体的液面加送至一个液面高度已知的M点，此时液面高度为H0，激光接收器旋转的角度为A°，在T1时刻时，液面上升或者下降至N点，此时液面高度为H1，激光接收器旋转的角度为B°，则液面移动速率V为：

其中△S为液面上升高度，△T为时间差，△T＝T1-T0，其中

其中L为两驱动单元间的距离；

液面高度H1计算公式为:

T2时刻则以T1时刻的液位高度H1和激光接收器旋转的角度B°为已知值计算出此时的液位高度H2和V2，如此往复；

液位控制泵，所述液位控制泵包括液体输出泵和液体输入泵，当控制器计算得到的液面移动速率V大于预设的移动速率阈值V0时，控制器控制减少液体输入泵的流量或者增大液体输出泵的流量，以减少液面移动速率V；当控制器计算得到的液面移动速率V小于预设的移动速率阈值V0时，控制器控制增大液体输入泵的流量或者减少液体输出泵的流量，以增大液面移动速率V；当控制器计算得到的液面移动速率V等于预设的移动速率阈值V0时，控制器控制保持液体输入泵的流量和液体输出泵的流量；当控制器计算得到的当前液面高度H等于或者大于预设的液面高度阈值Ht时，控制器发布预警信息，液体输入泵关闭。

2.如权利要求1所述的激光高温液体高度测控系统，其特征在于：所述驱动单元为安装在激光发射器和激光接收器端部且用于控制激光发射器和激光接收器同步转动的伺服电机。

3.一种激光高温液体高度测控方法，其特征在于包括以下步骤：

S1.激光发射器和激光接收器的信号调零：控制器发出指令使激光发射器产生特定频率的激光束，控制驱动单元使激光发射器和激光接收器成水平状态，使得激光发射器发射的激光束照射至激光接收器的面板中心，进行调零，调零完毕后记录当前的位置为零位置；

S2.高温液体液位测量：开启液体输送泵将待测液体的液面加送至一个液面高度已知的M点，此时液面高度为H0，关闭液体输送泵并开始加热，控制器控制驱动单元带动激光发射器和激光接收器同时转动，直至激光束照射至待测液体液面，判断反射的激光束是否落在激光接收器面板中心，如果“否”，驱动单元驱动激光发射器和激光接收器继续转动，直至反射的激光束移动到激光接收器面板中心，然后开启液体输入泵和液体输出泵，液面开始上升，控制器控制驱动单元带动激光发射器和激光接收器同时转动，直至反射的激光束移动到激光接收器面板中心，此时控制器根据驱动单元中电机的移动角度和移动速率计算高温液体的液面移动速率V和当前液面高度H1，具体计算公式如下：

T0时刻，液面高度位于M点，此时已知液面高度为H0，激光接收器旋转的角度为A°，在T1时刻时，液面上升或者下降至N点，此时未知液面高度为H1，激光接收器旋转的角度为B°，则液面移动速率V为：

其中△S为液面上升高度，△T为时间差，△T＝T1-T0，其中

其中L为两驱动单元间的距离；

液面高度H1计算公式为:

T2时刻则以T1时刻的液位高度H1和激光接收器旋转的角度B°为已知值计算出此时的液位高度H2和V2，如此往复；

S3.高温液体液位控制：控制器根据S2中测得的数据控制液体输出泵或者液体输入泵的流量大小，当控制器计算得到的液面移动速率V大于预设的移动速率阈值V0时，控制器控制减少液体输入泵的流量或者增大液体输出泵的流量，以减少液面移动速率V；当控制器计算得到的液面移动速率V小于预设的移动速率阈值V0时，控制器控制增大液体输入泵的流量或者减少液体输出泵的流量，以增大液面移动速率V；当控制器计算得到的液面移动速率V等于预设的移动速率阈值V0时，控制器控制保持液体输入泵的流量和液体输出泵的流量；当控制器计算得到的当前液面高度H等于或者大于预设的液面高度阈值Ht时，控制器发布预警信息，液体输入泵关闭。

4.如权利要求3所述的激光高温液体高度测控方法，其特征在于：步骤S2中控制器根据激光束落在激光接收器面板上的位置为中间偏上或者偏下来控制驱动单元驱动激光发射器和激光接收器的同时向上或者向下转动。