[实用新型]非侵入式液面高度测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于液体水平高度的测量装置，尤其涉及一种结构简单、适应性强、准确度高且可获得实时数据的非侵入式液面高度测量装置。

背景技术

液面高度是指空气与溶液，溶液与溶液或者溶液与固体的接触面位置高度。传统的液面高度测量是人工读取高度刻度的方法，不仅存在着人工劳动强度高、人为读取固有误差大的问题，而且不能获得实时数据。随着超声波与光学传感技术的发展，可在非透明容器（油井、油罐等）上设置发射型传感器，利用液面反射时间等进行液面高度的估算，克服了人工读数所存在劳动强度高的问题且可获得实时数据，但是无法保证测量的稳定性和抗噪性，依然存在着精度较低的问题。近年来，图像处理技术已被应用到液面高度的测量中，是通过向液体内部放进有色浮标的办法进行尺度计算，进而得到液面的高度，即侵入式液面高度测量。虽然测量精度有所提高，但受温度、压力、被测液体等多种环境因素限制，而且存在着安装结构复杂、适应性差的问题，同时依旧存在着测量误差和安装误差。

发明内容

本实用新型是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种结构简单、适应性强、准确度高且可获得实时数据的非侵入式液面高度测量装置。

本实用新型的技术解决方案是：一种非侵入式液面高度测量装置，设有透明液体容器，在透明液体容器的一侧水平设置有支架，在支架上固定有用于采集透明液体容器图像的CMOS 图像传感器，在透明液体容器的另一侧设有与CMOS 图像传感器光轴垂直的散光板，在散光板的中心设有竖直的荧光灯管，所述透明液体容器的中心线、CMOS 图像传感器的光轴及荧光灯管的中心线共面，所述CMOS 图像传感器的输出接口与微处理器相接，微处理器通过灯管光源控制电路与荧光灯管相接。

本实用新型所设置的荧光灯管及散光板所产生散射光，可使容器中的液面突出准确显示在CMOS 图像传感器实时采集的图像中，减少了光学误差，便于计算机对采集到的图像进行处理，通过差分边缘检测算子实现图像液位边缘的精确检测，进而得出实时的液面高度数据，提高了液面高度测量精度。无需与容器内的被测液体接触，不受温度、压力、被测液体等多种环境因素限制，结构简单、适应性强。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

图2是本实用新型实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图说明本实用新型的具体实施方式。如图1、2所示：设有透明液体容器1，在透明液体容器1的一侧水平设置有支架2，在支架2上固定有用于采集透明液体容器1图像的CMOS 图像传感器3，可采用OV9650彩色CMOS数字图像传感器，在透明液体容器1的另一侧设有与CMOS 图像传感器3光轴垂直的散光板4，在散光板4的中心设有竖直的荧光灯管5，所述透明液体容器1的中心线、CMOS 图像传感器3的光轴及荧光灯管5的中心线共面，所述CMOS 图像传感器3的输出接口与微处理器（ARM控制器S3C2440）相接，微处理器通过灯管光源控制电路（继电器等电源驱动电路）与荧光灯管5相接，微处理器的输出与显示屏及远程通讯接口相接。

工作过程：

1.系统进行标定，得到作为基准值的一等量器标准刻度值（包括实际高度值及与之对应的像素值），并保存在微处理器中；

2.微处理器输出信号通过灯管光源控制电路控制荧光灯管5工作，同时启动CMOS 图像传感器3，荧光灯管5发出的光源照射在散光板4上，散光板4所发出的散射光照射在置于透明液体容器1内的液面上，CMOS 图像传感器实时采集具有液面的图像，送入微处理器；

3.微处理器对于所获得的彩色图像进行灰度化处理，进而进行滤波和增强处理，根据差分边缘特征点检测以及直线拟合方法计算出图像液面的边界点，获得边缘特征点的边缘像素值；

4. 微处理器将所获得边缘特征点的边缘像素值与标准值进行对比，进而获得对应的高度值，通过显示屏显示且可通过远程通讯接口远传。