[实用新型]全反射式光学液面监视器

说明书

本实用新型涉及一种用于监视液面位置变化的装置。

在许多场合中，往往都需要监视液面位置的变化，被监视液面中最常见的情形是气／液界面位置的变化，例如，输液器中液面的高低或油罐中油液的多少都属于这种情形。在某些情况下，被监视液面也有可能是液／液界面。液面监视器有多种型式，其中使用最广泛的是所谓光学液面监视器。现有技术中的光学液面监视器主要由发光器、受光器和监测电路构成，发光器和受光器相对安装在被监视液面的警戒位置上，发光器发出的光可透过液体介质或气体介质射入受光器。由于不同介质对光的衰减程度不同，故被监视液面到达临界位置前后受光器接收的光信号强弱及所产生的电信号大小也不相同，利用监测电路对此加以鉴别并发出相应的声或光报警信号，即可实现对液面位置变化的监视。由于不同密度或不同颜色液体介质对透射光的衰减系数不同，电信号变化的幅度也不相同，因此监测电路必须针对不同的介质进行调整，这就使得这种透射式光学液面监视器的使用不够方便，使用范围也受到一定的限制。此外，外界的杂散光源也会对其稳定性和可靠性造成一定的影响。

本实用新型的目的是设计一种适用范围广，使用方便，工作稳定可靠的光学液面监视器。

为了实现上述目的，本实用新型利用全反射的原理，将发光器和受光器分别安装于被监视液面警戒面的光密介质一侧和光疏介质一侧，并使其与警戒面的相对位置关系满足全反射条件，即使发光器与受光器连线与警戒面夹角的余角大于光密介质对光疏介质的全反射临界入射角，从而构成一种全反射式光学液面监视器。正常情况下，发光器发出的光可透过液体射入受光器，监测电路不发出报警信号；当被监视液面到达警戒位置时，发光器发出的光被液面全部反射而不能到达受光器，监测电路对此加以甄别后即发出声或光报警信号。以下结合具体实施例对本实用新型全反射式光学液面监视器的技术特征作进一步的详细说明。

附图1为全反射式光学液面监视器的结构示意图；

附图2为监测电路图。

参考附图1和附图2，本实用新型全反射式光学液面监视器主要由发光器、受光器和监测电路构成，发光器1通过准直筒2安装在被监视液面警戒面5的光密介质一侧，准直筒内装有挡圈3和挡圈4以增强其准直效果。受光器7通过准直筒6安装在被监视液面警戒面5的光疏介质一侧。为了使发光器和受光器与警戒面的相对位置满足全反射条件，应使发光器和受光器连线与警戒面的夹角θ的余角大于光密介质对光疏介质的全反射临界入射角α，即arcsin（n1／n2）（n1和n2分别为光密介质和光疏介质的折射率为避免液面波动而造成监视器误动作，θ角不宜太小，一般选取θ＝ 1/2 （90°－α₀）比较适宜。

本实用新型全反射式光学液面监视器的监视电路包括发射路、接收甄别电路、声响报警电路和电源电路。

发射电路主要由多谐振荡器和三极管组成，多谐振荡器由非门Y1、Y2、Y3组成，经非门Y4隔离后向三极管T2基极提供脉冲信号，作为发光器的红外发光管HG423接于三极管集电极中并可发出光脉冲信号，调整三极管T2的射极电阻R5，即可调整红外发光管的发射电流，亦即调整了发光器的发光强度。

接收甄别电路主要由集成电路I7（LM324）和非门Y5、Y6组成，它主要包括滤波电路、放大电路、积分电路和阈值翻转电路。作为受光器的红外光敏三极管3DU233接收到发光器发出的光脉冲信号后，在其发射极电阻R16上产生脉冲电压，经有源二阶滤波网络A1除去低频杂散信号后检出脉冲信号，该脉冲信号经二级放大器A2、A3放大后在电容C19上进行积分，然后送入阈值翻转电路A4加以甄别并向声响报警电路输出高电平或低电平。调整电位器Rw，即可改变甄别阈值。

声响报警电路主要由集成电路I4和扬声器S组成，I4与电阻R6、R7，电容C13、C14组成一笛音振荡器。当阈值翻转电路输出高电平时，笛音振荡器起振并通过扬声器S发出笛音报警信号；当阈值翻转电路输出低电平时，笛音振荡器关闭。

电源电路主要由硅桥I1、集成电路I2（7805）、集成电路I3（555）组成，并包括桥式整流电路、稳压电路、时基电路和倍压整流电路。6V交流经I1整流，I2稳压后，产生＋5V直流输出。I3产生高频振荡信号，经D1、D2、C11、C12倍压整流后产生－3.5V直流输出。