本實(shí)用新型涉及液位測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種板式液位計。

背景技術(shù)：

交錯玻璃板式液位計主要用于火力發(fā)電、石油化工等領(lǐng)域中低壓鍋爐或儲水器液位的測量顯示。原系統(tǒng)采用LED紅綠光源，氣液顯示通過紅綠顏色區(qū)分(氣紅水綠)，配套后續(xù)的視頻監(jiān)視系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離監(jiān)測。

現(xiàn)有技術(shù)中的玻璃板式液位計存在以下缺陷：

(1)在運(yùn)輸或使用一段時間后，會出現(xiàn)紅、綠混光現(xiàn)象；

(2)出現(xiàn)混光現(xiàn)象后，非專業(yè)人員調(diào)試?yán)щy；

(3)有時液位計與云臺監(jiān)控器不匹配，信號傳輸?shù)酱髲d后，顯示器上顯示的紅、綠光顏色存在嚴(yán)重偏差；

(4)出廠前調(diào)試程序繁瑣、不科學(xué)，有時達(dá)不到最佳效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種板式液位計，降低了出廠調(diào)試的復(fù)雜程度，減小了運(yùn)輸過程中光源可能發(fā)生移位而導(dǎo)致的誤差現(xiàn)象。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種板式液位計，包括光源部分、液位計透鏡部分、液位計腔體和顯示部分，所述光源部分發(fā)出的光經(jīng)過所述液位計透鏡部分和液位計腔體由所述顯示部分顯示，所述光源部分包括具有不同發(fā)光顏色的第一光源和第二光源；所述第一光源的入射光垂直入射進(jìn)入所述液位計透鏡部分；所述第二光源的入射光與第一光源的入射光之間呈5°～8°。

所述第一光源和第二光源的前部均設(shè)置一透鏡組，使得第一光源和第二光源發(fā)出的光為近平行光。

所述透鏡組為平凸透鏡；所述第一光源和第二光源均與各自的平凸透鏡固定在一起。

所述第一光源的入射光位移量與所述第二光源入射光的位移量相差30～40mm。

所述第一光源和第二光源均為單排LED。

所述顯示部分包括光電探測元件、單片機(jī)和顯示LED；所述光電探測元件設(shè)置在液位 計腔體出射位置的兩旁，用于測量旁路的光線光強(qiáng)情況；所述單片機(jī)根據(jù)光線光強(qiáng)情況判別液位高度，并控制所述顯示LED顯示真實(shí)液位情況。

所述光電探測元件設(shè)置在液位計腔體后95mm處。

所述液位計腔體的寬度為10mm。

有益效果

由于采用了上述的技術(shù)方案，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：本實(shí)用新型降低了出廠調(diào)試的復(fù)雜程度，減小了運(yùn)輸過程中光源可能發(fā)生移位而導(dǎo)致的誤差現(xiàn)象，可以有效避免使用過程中的混光現(xiàn)象，有較高的穩(wěn)定性，同時解決了視頻顯示設(shè)備不匹配，圖像信號控制室內(nèi)顯示不清的問題。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是有水情況下綠光的入射示意圖；

圖3是無水情況下綠光的入射示意圖；

圖4是本實(shí)用新型中顯示部分的顯示流程圖；

圖5是單色液位旁路光線擴(kuò)散角以及光強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中未加裝平凸透鏡的光強(qiáng)檢測圖；

圖6是單色液位旁路光線擴(kuò)散角以及光強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中加裝平凸透鏡的光強(qiáng)檢測圖；

圖7是液位面光強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中加裝平凸透鏡的液位面光強(qiáng)探測示意圖；

圖8是液位面光強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中未加裝平凸透鏡的液位面光強(qiáng)探測示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

本實(shí)用新型的實(shí)施方式涉及一種板式液位計，如圖1所示，包括光源部分、液位計透鏡部分、液位計腔體和顯示部分，所述光源部分發(fā)出的光經(jīng)過所述液位計透鏡部分和液位計腔體由所述顯示部分顯示。

由于現(xiàn)有的液位計由兩排共五個窗口顯示液位，故LED光源，紅、綠各有兩排。其分別能進(jìn)行水平和旋轉(zhuǎn)調(diào)整，增加了調(diào)校之后由于使用或是搬運(yùn)的誤差可能性加之LED光源發(fā)散角大，最后導(dǎo)致紅綠顯示混淆的情況。因此光源部分需要進(jìn)行改進(jìn)。

使用時用戶將攝像頭放置在與液位計中心等高、水平中間位置的延長線上。圖像通過CCTV顯示在控制室內(nèi)。因人肉眼對于紅綠區(qū)分敏感程度較高，而使用650^TV線CCD攝像頭捕捉的圖像或無法辨識輕微的紅綠混光現(xiàn)象，因此顯示部分也需要進(jìn)行改進(jìn)。

光源部分可提升機(jī)械安裝調(diào)試的穩(wěn)定性和入射光強(qiáng)與角度，為后續(xù)液位分辨提供較佳的光線條件。后段顯示部分可進(jìn)一步判別液位，矯正真實(shí)液位，反饋輸出清晰的顏色液位判別區(qū)。

現(xiàn)有的液位計原理如下：因?yàn)榧t光與綠光水平入射系統(tǒng)腔體的角度不同，利用水與空氣對光線折射率不同的原理，可以實(shí)現(xiàn)出射窗口中無水的情況下為紅光，有水的情況下為綠光的現(xiàn)象。

本實(shí)施方式中，所述光源部分包括具有不同發(fā)光顏色的第一光源和第二光源；所述第一光源的入射光垂直入射進(jìn)入所述液位計透鏡部分；所述第二光源的入射光與第一光源的入射光之間呈5°～8°。具體地說，如圖2和圖3所示，紅光設(shè)計時入射光為垂直入射，而綠光入射時與紅光呈6.5°。為了不使得綠光LED被紅光LED燈條遮擋，設(shè)計安裝時可將綠光LED與紅光LED交錯約35mm位置即可實(shí)現(xiàn)。圖中綠光LED出射之后經(jīng)過有水的腔體，光線偏折為近似垂直出射；而當(dāng)綠光經(jīng)過無水窗口時，理論上光路發(fā)生水平位移，但是出射的角度基本不變，故而仍沿入射方向出射偏離中心線。紅光LED亦然，垂直入射時，無水的情況下，光路不變?nèi)詾樗匠錾?；有水的情況下光線發(fā)生偏折。

所述第一光源和第二光源的前部均設(shè)置一透鏡組，使得第一光源和第二光源發(fā)出的光為近平行光。其中，透鏡組可以采用平凸透鏡。在LED光源前部加裝平凸透鏡，改善原LED的發(fā)散角(16°)為近平行光入射。固定平凸透鏡和LED光源面板為整體，一起平移或轉(zhuǎn)動。由于改善入射光之后有更多的光線參與系統(tǒng)，故可以將原雙排的LED燈珠改為單排，既可以節(jié)省成本又較雙排燈珠的情況下，更好的使光源參與平凸透鏡的折射(近似點(diǎn)光源)。

經(jīng)過上述對光源部分的改進(jìn)后，通過加裝平凸透鏡后的光源，得到的入射光在光線區(qū)分度上相比未加裝平凸透鏡的光源更好，且沒有出現(xiàn)混光情況。

所述顯示部分包括光電探測元件、單片機(jī)和顯示LED；所述光電探測元件設(shè)置在液位計腔體出射位置的兩旁，用于測量旁路的光線光強(qiáng)情況；所述單片機(jī)根據(jù)光線光強(qiáng)情況判別液位高度，并控制所述顯示LED顯示真實(shí)液位情況。其中，單片機(jī)根據(jù)光線光強(qiáng)情況判別液位高度是現(xiàn)有技術(shù)，本申請并未對該方法進(jìn)行改進(jìn)，因此不再此對該方法進(jìn)行贅述。

如圖4所示，通過在腔體出射的兩旁加裝光電探測原件，測量旁路的光線光強(qiáng)情況。在液位面，旁路光線會發(fā)生紅綠位置的漸變，同時輸出不同的電信號。再由單片機(jī)處理信號，判別液位高度情況，同時整合腔體內(nèi)液體在高溫、高壓情況下的真實(shí)液位。單片機(jī)輸出真實(shí)液位情況，控制外部加裝的顯示LED顯色(雙色或者白光)。此時攝像機(jī)對準(zhǔn)LED顯示真實(shí)液位，即可避免混光現(xiàn)象。

下面通過對比實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的有益效果。

在單色液位旁路光線擴(kuò)散角以及光強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中，用光電二極管搭建光電轉(zhuǎn)化電路，將光信號轉(zhuǎn)化為電壓信號。測量可得，圖5中為未加裝平凸透鏡的LED顯示，其主路和旁路的發(fā)散角為4.15°；圖6中加裝平凸透鏡的LED顯示，其主路和旁路的發(fā)散角為4.9°。由此可知，越大的發(fā)散角，主路和旁路的混光越小，且安裝光電二極管陣列更為簡易。此外，光強(qiáng)部分也有明顯區(qū)別：圖6中光線的光強(qiáng)遠(yuǎn)大于圖5中的光強(qiáng)。(實(shí)驗(yàn)中環(huán)境光強(qiáng)等效感應(yīng)電壓為15mV)。

在液位面光強(qiáng)實(shí)驗(yàn)中，測量液位面的光電信號檢測，環(huán)境光電電壓為15mV。對比圖7和圖8可知，平凸透鏡對于主路和旁路光線的區(qū)分起到顯著的作用，會對后續(xù)單片機(jī)判別液位提供更為清晰的分辨界限。以圖7中的表格為例，紅、綠交叉的位置可初步定義為液位面，可見主光路由于顏色的轉(zhuǎn)變，光強(qiáng)亦發(fā)生變化(其中不排除光電二極管對于不同波段的光響應(yīng)不同)。圖8中主路與輔路的光強(qiáng)差在空氣中約為3倍左右，隨后入射至水中，在液位下的主、輔路的光強(qiáng)差逐漸縮小為2.2倍左右。對比圖7和圖8不難看出安裝平凸透鏡的部分出射光強(qiáng)的穩(wěn)定性更好，對抗環(huán)境噪聲的能力(SNR)也更高。隨后可將此信號傳輸至單片機(jī)，直至真實(shí)液位由LED燈條顯色。