專利名稱：雙色激光料位計的制作方法
技術領域：
本發明涉及傳感器，具體是一種利用激光測距原理測量料倉物料界面高度的雙色激光料位計。
背景技術：
迄今為止，工業企業的固體料倉料位檢測依然是一個難點。傳統接觸式物位檢測方法 (靜壓、電容、重錘、射頻導納等)簡單易行，但存在固有缺陷，例如安裝復雜，使用麻煩，容易損壞，精度差。超聲波與雷達是兩種先進的非接觸式物位檢測技術，但使用中由于各種復雜的情況，料倉中的連續料位檢測面臨著各種不同的困難。物料顆粒的大小、含水量的變化、粉塵、空氣懸浮物、探頭磨損撕裂、料倉結構復雜、振動等，都會影響使用效果。超聲波波長較長，難以聚焦；雷達波有旁瓣，如果料倉小，形狀不規則，易產生虛假反射波，經多重反射，信號強度甚至超過真實信號，使軟件無從判別。粉塵吸收會導致回波丟失，不滿足超聲波無干擾面需能反射80 %能量的要求，粉狀物料介電常數低，雷達波難以反射。CN201203459Y專利提出了一種礦用激光測距式煤倉煤位傳感器，用于煤礦煤倉料位的測量，在一定程度上雖然解決了以上問題，但仍有結構復雜，存在機械運動部件，在惡劣環境下工作可靠性低等缺陷。
發明內容
本發明旨在解決現有技術存在的上述缺陷，而提供一種采用激光測距原理測量料位， 分別發射紅色激光和紅外激光，用于校準和測量的雙色激光料位計。本發明采用的技術方案是
一種雙色激光料位計，包括主機殼、防塵罩、接口電路板、控制電路板，所述主機殼上分別裝有發射紅外激光束的紅外半導體激光二極管模組、接收反射的紅外激光的激光接收鏡頭、發射紅色激光束的紅色半導體激光二極管模組，所述主機殼內分別裝有接口電路板和控制電路板，該接口電路板上的接口電路中設置有將激光接收鏡頭聚焦后的激光形成電脈沖的光敏器件，該控制電路板上設置有根據該電脈沖特征解算得出料位數據并轉換成模擬量或數字量并經模擬量輸出通道或現場總線網絡輸出的以單片機為核心器件的控制電路。更進一步，所述激光接收鏡頭安裝在主機殼的激光發射端的中心部位，其兩側分別裝有紅外半導體激光二極管模組和紅色半導體激光二極管模組，該紅外半導體激光二極管模組和紅色半導體激光二極管模組發射的激光束平行，其中，紅外半導體激光二極管模組發射的是測距激光束，紅色半導體激光二極管模組發射的是滯后于該測距激光束一定時間的校準激光束。另外，所述主機殼上以該激光接收鏡頭為中心，在該紅外半導體激光二極管模組和紅色半導體激光二極管模組外周裝有順激光束行程延伸的防塵罩。本發明通過這樣的結構，體現了如下兩個新特點
①具有兩個激光模組，分別發射紅色激光和紅外激光，用于校準和測量。②工作模式是控制電路發出控制信號，經接口電路放大后驅動紅外半導體激光二極管模組，發出脈沖激光進行測距，間隔一定時間后驅動紅外半導體激光二極管模組，發出紅色激光，用于校準。周期運行，長期工作。與現有技術相比，本發明采用特定波長的紅外波段激光，可穿透粉塵、水蒸氣、鏡頭上的污物，聚焦能力遠超雷達和超聲波。利用紅外激光的穿透能力和簡單的防塵罩設計， 解決了 CN201203459Y專利的結構復雜、存在機械運動部件、在惡劣的環境下工作可靠性低等問題，并且具有結構簡單，工作穩定可靠，精度高的特點。激光源采用半導體激光二極管模組取代昂貴的泵蒲調Q激光器，成本低廉。
圖I為本發明實施例結構示意圖主視圖。圖2為本發明實施例結構示意圖俯視圖。圖中1_紅外激光束，2-反射的紅外激光，3-紅色激光束，4-激光接收鏡頭，5-紅外半導體激光二極管模組，6-紅色半導體激光二極管模組，7-防塵罩，8-主機殼，9-接口電路板，I O-控制電路板。
具體實施例方式
下面通過實施例進一步闡述本發明，目的僅在于更好地理解本發明內容。因此，所舉之例并不限制本發明的保護范圍。參見圖I、圖2，主機殼8為一矩形盒體，面對料倉一側(激光發射端)的面板中心裝有激光接收鏡頭4，該激光接收鏡頭4接收由料倉物料反射的紅外激光2。激光接收鏡頭4 兩側分別裝有紅外半導體激光二極管模組5和紅色半導體激光二極管模組6，該紅外半導體激光二極管模組5發射紅外激光束1，該紅色半導體激光二極管模組6發射紅色激光束 3，且紅色激光束3與紅外激光束I平行并滯后發射，紅外激光束I為測距激光束，為校準激光束。以該激光接收鏡頭4為中心，在該紅外半導體激光二極管模組5和紅色半導體激光二極管模組6外周裝有順激光束行程延伸的圓筒形的防塵罩7。主機殼8的內部分別裝有接口電路板9和控制電路板10，該接口電路板9上配置接口電路，接口電路中設置有與激光接收鏡頭4對應的光敏器件，該光敏器件通過接口電路可以將激光接收鏡頭4聚焦后的激光形成電脈沖；該控制電路板10上配置控制電路，控制電路以單片機為核心器件，可以將該電脈沖特征解算得出料位數據并轉換成模擬量或數字量，并經模擬量輸出通道或現場總線網絡輸出。本發明的工作過程是控制電路發出控制信號，經接口電路放大后驅動紅外半導體激光二極管模組5，發出紅外激光束1(脈沖激光)，照射到物料后漫反射，反射的紅外激光 2經接收鏡頭4聚焦后照射到接口電路板9上的光敏器件上形成電脈沖，然后由控制電路板 10上的單片機根據電脈沖特征解算得出料位數據并轉換成模擬量或數字量，經模擬量輸出通道或現場總線網絡輸出。間隔一定時間后驅動紅色半導體激光二極管模組6，發出紅色激光束3。紅色激光束3為輔助光束，與不可見的紅外激光束I平行，作為校準光束，保證紅外激光束I對準料面，同時作為工作指示、警告標記。如此周期運行，長期工作。
權利要求
1.一種雙色激光料位計，包括主機殼、防塵罩、接口電路板、控制電路板，其特征在于， 所述主機殼上分別裝有發射紅外激光束的紅外半導體激光二極管模組、接收反射的紅外激光的激光接收鏡頭、發射紅色激光束的紅色半導體激光二極管模組，所述主機殼內分別裝有接口電路板和控制電路板，該接口電路板上的接口電路中設置有將激光接收鏡頭聚焦后的激光形成電脈沖的光敏器件，該控制電路板上設置有根據該電脈沖特征解算得出料位數據并轉換成模擬量或數字量并經模擬量輸出通道或現場總線網絡輸出的以單片機為核心器件的控制電路。
2.如利要求I所述的雙色激光料位計，其特征在于，所述激光接收鏡頭安裝在主機殼的激光發射端的中心部位，其兩側分別裝有紅外半導體激光二極管模組和紅色半導體激光二極管模組，該紅外半導體激光二極管模組和紅色半導體激光二極管模組發射的激光束平行，其中，紅外半導體激光二極管模組發射的是測距激光束，紅色半導體激光二極管模組發射的是滯后于該測距激光束一定時間的校準激光束。
3.如權利要求I或2所述的雙色激光料位計，其特征在于，所述主機殼上以該激光接收鏡頭為中心，在該紅外半導體激光二極管模組和紅色半導體激光二極管模組外周裝有順激光束行程延伸的防塵罩。
全文摘要
本發明涉及傳感器，具體是一種利用激光測距原理測量料倉物料界面高度的雙色激光料位計。包括主機殼、防塵罩、接口電路板、控制電路板，所述主機殼上分別裝有發射紅外激光束的紅外半導體激光二極管模組、接收反射的紅外激光的激光接收鏡頭、發射紅色激光束的紅色半導體激光二極管模組，所述主機殼內分別裝有接口電路板和控制電路板，該接口電路板上的接口電路中設置有將激光接收鏡頭聚焦后的激光形成電脈沖的光敏器件，該控制電路板上設置有根據該電脈沖特征解算得出料位數據并轉換成模擬量或數字量并經模擬量輸出通道或現場總線網絡輸出的以單片機為核心器件的控制電路。本發明具有結構簡單、工作穩定可靠、精度高的特點。
文檔編號G01F23/292GK102589649SQ20121001688
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月19日 優先權日2012年1月19日
發明者楊志剛, 王建民, 郝成 申請人:河北聯合大學