專利名稱：激光料位監測儀的制作方法
技術領域：
本發明屬光電轉換式料位監測儀表。
現有料位檢測儀大致有以下類型1.機械式料位計，根據機械裝置與物料直接接觸產生的機械動作，通過傳感器給出料面情況。這類料位計易因機械故障導致誤動作，操作、檢修不甚方便，尤其在高溫、煙霧、粉塵、污染和腐蝕性物料情況下不便使用。2.超聲料位計，通過測量超聲在料面反射產生的回波來確定料面的位移，因而要求測量面必須開闊，且易因環境噪聲或料面不平整而引起較大誤差。3.紅外線料位計，不適用于高溫、有熱噪聲的場合。4.γ射線料位計，須有放射線屏蔽裝置，成本較高，且帶來很重要的勞動保護問題。5.料面電視，須用人工監視料面情況實施控制動作，不易實行自動化操作，且不宜用于有污染、高溫、煙霧、粉塵的惡劣環境。
針對現有料位計的上述缺點，本發明提出一種采用激光和光電轉換技術的料位監測儀，可用于高溫、噪聲、煙霧、粉塵及污染和腐蝕性固體或液體物料等惡劣條件下對料位進行自動連續實時監測和異常情況報警。
本發明激光料位監測儀由激光發射器[1]、光電接收轉換器[2]和聲光顯示器[3]組成。激光發射器[1]和光電接收轉換器[2]分別水平相對地安裝于所要監測料面位置的兩側。光電接收轉換器[2]接收激光發射器[1]所發出的激光束，根據物料與激光束的相對位置引起激光束被遮檔或減弱的情況及其時間間隔，轉變為電信號，由聲光顯示器[3]發出提示信號。激光發射器[1]由倍壓電源[5]、激光管[6]組成，其出光孔[7]可用光學窗口封閉。若環境條件不太惡劣，也可不封閉。光電接收轉換器[3]由光電轉換元件[10]、放大單元[12]、振蕩器[11]、時間閾值選通門[14]、鎖存輸出單元[15]和光電復位單元[13]所組成;所述振蕩器[11]采用5-30∶1的大占空比以提高抗干擾能力用于保證有用信號的選擇可靠性。輸入光孔[8]可用光學窗口或濾光片封閉。若環境條件不太惡劣，也可不封閉。聲光顯示器[3]包括加料鑒別單元[20]和加料聲光顯示[16]，料滿鑒別單元[21]和料滿光信號[17]、延時繼電器[19]、卡料報警聲光[18]、報警復位裝置[23]以及計算機232接口[22]。
附

圖1給出了本發明激光料位監測儀的原理方框圖。
以下結合附圖和本發明用于鑄造車間五噸沖天爐料位監測的實施例，詳細說明本發明的內容。
將激光料位監測儀的激光發射器[1]和光電接收轉換器[2]分別水平相對地置于沖天爐料位監測部位的兩側。鑒于此處爐體直徑為0.7米，激光管[6]采用405-270型單模氦氖激光管，其輸出功率為2mw，光束直徑為2mm，采用倍壓電源[5]供電;出光孔[7]用光學窗口封閉，并用機殼[4]將激光發射器[1]整體封閉，以免煙塵霧汽污染侵入內部。在位于光路上的爐壁處每側各開一個直徑為8mm的小孔，以讓激光束通過，打到置于對面的光電接收轉換器[2]之光電轉換元件[10]上。這里光電轉換元件[10]采用2CR型硅光電池，后面配有直流放大和比較放大單元[12]，振蕩器[11]，時間閾值選通門[14]、鎖存輸出單元[15]和光電復位單元[13]，振蕩器[11]采用10∶1的大占空比，它和時間閾值選通門[14]一起保證了有用信號的可靠選擇。輸入光孔[8]用光學窗口封閉，并用機殼[9]將光電接收轉換器[2]整體封閉。聲光顯示器[3]可安裝在中心控制室內，以改善操作人員的工作環境。
沖天爐開始加料后，儀器接通電源開始監測料位。當物料尚未達到監測位置時，從激光發射器[1]發出的強激光束幾乎未受阻擋減弱地穿過兩小孔之間的爐體，打到光電接收轉換器[2]的光電轉換元件[10]上，光信號被轉換成電信號，經直流放大和比較放大單元[12]、通過振蕩器[11]、時間閾值選通門[14]和鎖存輸出單元[15]處理。至聲光顯示器[3]的加料鑒別單元[20]，給出加料聲光信號[16]，此時發出短蜂鳴聲，綠燈亮，加料車可繼續上料。
當物料加到指定的監測位置時，激光束被物料遮檔，光電接收轉換器[2]接收不到激光信號，由聲光顯示器[3]的料滿鑒別單元[21]，給出料滿光信號[17]，紅燈亮，加料車停止加料。同時延時繼電器[19]開始計時。正常情況下，在5-7分鐘內爐料熔化下降，光電接收轉換器[2]接收到透射過來的強激光信號，經由前述過程，使聲光顯示器[3]轉變為加料聲光顯示發出短蜂鳴聲，綠燈亮并啟動加料車繼續上料。
當發生卡料時，激光信號被長時間遮擋，光電接收轉換器[2]接收不到激光信號的時間超過了根據實際情況設定的正常時間間隔(例如5-7分鐘)，延時繼電器[19]即開始動作，將料滿光信號[17]轉變為卡料報警聲光信號[18]，發出長蜂鳴聲，黃燈亮。此時須采取措施使卡料下降，當卡料情況排除后，手動報警復位裝置[23]使報警聲光信號停止，儀器恢復到正常監測狀態。
本發明激光料位監測儀不僅可對固態物料、亦可對液態物料的料位進行監控。例如用于化工液罐，只須在待測液位處罐壁兩側相對水平位置上開兩個幾mm直徑的小孔，用厚的光學石英玻璃作耐壓密封，激光發射器[1]發出的激光穿過兩個小孔打到置于對面的光電接收轉換器[2]上，根據液料條件及監測距離，適當調節選擇激光輸出功率和光電接收閾值，就可將本發明激光料位監測儀用于液體料位連續自動監控。
本發明激光料位監測儀由于采用遮擋光束原理，應用激光作為監測光束，具有高亮度和高方向性，光能集中，探測距離長，易穿透濃煙塵霧，抗干擾能力強，特別適用于沖天爐、化工液罐等高溫、濃煙、高塵埃霧汽、及污染腐蝕性物料等惡劣環境下，對料位進行連續實時監控，且由于采用大占空比振蕩器保證了有用信號的可靠選擇。可避免環境干擾，保證了監測的可靠性。本儀器的精度可達±10mm，檢測響應時間小于300ms。本儀器設置了計算機232接口，為使用微機對料位自動監控提供了方便。
權利要求
1.一種激光料位監測儀，其特征在于該料位監測儀由激光發射器[1]、光電接收轉換器[2]和聲光顯示器[3]組成，所述激光發射器[1]和光電接收轉換器[2]分別水平相對地安裝于所要監測料面位置的兩側，光電接收轉換器[2]接收激光發射器[1]所發出的激光束，根據物料與激光束的相對位置引起激光束被遮檔或減弱情況及其時間間隔，由聲光顯示器[3]給出提示信號。
2.如權利要求1所述料位監測儀，特征在于其激光發射器[1]采用連續氦氖激光作為發射光源[6]，其出光孔[7]可用光學窗口封閉。
3.如權利要求1所述料位監測儀，特征在于其光電接收轉換器[2]由光電轉換元件[10]，放大單元[12]、振蕩器[11]、時間閾值選通門[14]、鎖存輸出單元[15]和光電復位單元[13]所組成，所述振蕩器[11]采用5～30∶1的大占空比，輸入光孔[8]可用光學窗口或濾光片封閉。
全文摘要
一種由激光發射器、光電接收轉換器和聲光顯示器所組成的激光料位監測儀，根據激光束被物料遮擋與否或減弱程度給出聲光提示信號，對固體或液體物料進行連續自動監測或異常情況報警。特別適用于沖天爐、化工液罐等高溫、濃煙、高灰塵霧汽及污染腐蝕性物料等惡劣環境，監測精度可達±10mm，響應時間小于300ms。本儀器設置有計算機232接口，為使用微機對料位實行自動監控提供了方便。
文檔編號G01F23/22GK1061092SQ90108748
公開日1992年5月13日 申請日期1990年10月26日 優先權日1990年10月26日
發明者周孝南, 胡晨, 耿照連, 萬玉田, 王寶城, 楊嘉玲, 王黎莉 申請人:中國科學技術大學