一种基于光电探测技术的非接触式液位监测法.pdf

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1、第33卷第4期2011年8月光学仪器OPTICAI，INSTRUMENTSV01．33。No．4August，2011文章编号：1005—5630(2011)04—0001—05一种基于光电探测技术的非接触式液位监测法*邹李刚，余有龙，谭玲(合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽合肥230009)摘要：为了实现非接触式液位监测，现基于光电探测技术，针对不同液位状态下光线横穿透明容器后的出射光强进行分析，使用MatLab软件仿真并通过相关实验验证。结果表明：液位下降过程，输出光强会出现脉冲。通过监测该脉冲，间接实现

2、非接触式液位监测，该方法不会造成溶液成分的改变，工作稳定，性能可靠，并能进行功能性扩展。关键词：几何光学；液位监测；非接触式；光路分析中图分类号：0439文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005-5630．2011．04．001Amethodofliquidlevelmonitoringwithnon-contactbasedonopticaldetectiontechnologyZOULigang，YUYoulong，TANLing(Schoolofl∞tmmentScienceand()pt

3、0-elect删csEngineering。HefeiUniversityofTechnology．Hefei230009，China)Abstract：Toachievenon—contactliquidlevelmonitoring，theoutputlightintensityunderdifferentlevelafterthelightacrossthetransparentcontainerisanalyzed，byusingMatLabsoftwaresimulationandexperimental

4、validation．whichiSbasedontheopticaldetectiontechnology．Theresultsshowthatapulseoflightintensityappearsduringtheprocessofliquidlevelgoingdown．Non-contactliquidlevelmonitoringisindirectlyachievedbydetectingthepulse．Thismethodwillnotchangethecomponentsofthesoluti

5、on，whichisstableandreliable，andcanextendthefunction．Keywords：geometricaloptics；levelmonitoring；non—contact；opticalanalysis引言液位是生活中常见的物理量，液位监测技术一般可分为接触式和非接触式两大类：前者主要有根据容器内液体有无实现电路通断进行报警的针尖型[1]和通过探测光纤内反射光信号变化进行监测的光纤型[23；后者包括基于重力原理的压力型和称重型L3

6、、基于脉冲回波的超声波型[4。、红外线型[

7、53和图像处理型[6]。接触类监测存在容易污染液体成分的问题；压力型和称重型的灵敏度较低；超声波型不宜用于监测含气泡或固体颗粒的液体；图像处理型则对外围硬件要求较高，不易维护。对不同液位状态下透明容器内光线传播规律进行分析．通过软件模拟和实验验证，提出并实现了一种基于光电探测技术的液位监测法。。收稿日期：2011·Ol-11作者简介：邹李刚(1985·)．男．江苏昆山人．硕士研究生．主要从事光电检测方面的研究．·2光学仪器第33卷1凝分析膏翻噫蹄纛‘--一鄹■哟'尹a弹堞一对于内径较小、竖直放置的柱状透明容器，盛装

8、液体时，其轴向剖面如图1和图2所示，两图中的a和d为空气与器壁分界面，b和c为器壁与液体分界面。由于液体表面张力及容器壁对液体的吸附作用，液面一般呈凹球形‘7

9、。与容器轴线共面，强度为L的光线，从左侧水平射人容器。当光线位于整个液面下方时，光线在液体中沿直线传播(见图1光线I)。斤空气上L．卫2上L嗡，：；‘量泓。力二I一no九im液体、～、，容器B--’，‘0■-’、’▲图1光线低于液面或全反射Fig．1Lightbelowthelevelortotalreflection—●，—、一●‘／、e‘一一{’歹一一一

10、一r一一一一一--<一hD怒¨、F∥j噻彰：C年，’毋￡＼一3≥鼍新八G疗lm～、·、．B、＼液体辞器ab图2光线在液面折射或位于液面上方Fig．2Lightrefractionatthelevelorabove设no、挖。和以。分别为空气、容器和液体折射率，岛表示光线在界面(点)振动方向为Y的折射效率，z一口，b'．．·，d，A，E；y=S，P(S、P分别