一种固液界面光电探测传感器、探测装置及探测方法

1.本发明涉及工业自动化生产领域，特别是涉及一种固液界面光电探测传感器、探测装置及探测方法。


背景技术：

2.在建筑、桥梁、机械等工程领域中，经常需要混合固液等多相物质，例如压裂作用中的高压除砂罐，流入水、空气、泥沙、压裂用化学添加剂等固液混合物，其中，密度较大的泥沙，包含陶粒、金刚砂等粒径较粗的固体，会逐步沉淀，当泥沙沉积到一定高度时，就需要进行排沙作用。由于混合是在高压密闭环境下进行，如何检测固液分界面，从而判断固态沙面的高度，自动控制排沙泵的启动，是实现工业自动化的一个难题。除此以外，还有一些非密闭空间的使用环境，例如混凝土混合装置，需要实时检测固液界面，判断固液比例，从而提高搅拌质量。
3.无论是密闭空间还是自由空间，如何检测固液分界面，都是一个技术难题。此外，在作业过程中，装置会发生扰动，固液界面在一定范围内会不太明显，也提高了检测的难度。目前常用的传感器，例如温度传感器、压力传感器、超声传感器、磁电传感器等，都难以进行固液界面的实时检测。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种固液界面光电探测传感器、探测装置及探测方法，能够进行固液界面的实时检测。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种固液界面光电探测传感器，包括：输入光源、光电信号转化器以及电信号接收器；
7.所述输入光源将光源照射到所述光电信号转化器上；
8.所述光电信号转化器与所述电信号接收器连接；
9.所述光电信号转化器根据光源的变化相应的产生电信号，并将所述电信号发送至所述电信号接收器。
10.可选地，所述输入光源为紫外线光源。
11.可选地，所述光电信号转化器为光电聚合物模块。
12.可选地，所述电信号接收器为电磁波接收器。
13.可选地，所述电信号接收器为示波器。
14.一种固液界面光电探测装置，所述固液界面光电探测装置包括：所述的固液界面光电探测传感器；所述的固液界面光电探测装置还包括：电源以及示警器；
15.所述电源与输入光源连接；
16.所述示警器与所述电信号接收器连接。
17.一种固液界面光电探测方法，应用于所述的一种固液界面光电探测装置，包括：
18.将紫外线光源设置在罐体检测位置处，将光电聚合物模块设置在罐体的测量高度点处；
19.调整所述紫外线光源的入射角度，使得紫外线光源照射到光电聚合物模块的表面；
20.将所述光电聚合物模块根据光源的变化相应的产生电信号发送至电信号接收器；
21.根据电信号判断固液界面是否达到测量高度点。
22.可选地，所述根据电信号判断固液界面是否达到测量高度点，之后还包括：
23.当固液界面达到测量高度点时，触发示警器。
24.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
25.本发明所提供的一种固液界面光电探测传感器、探测装置及探测方法，所述输入光源将光源照射到所述光电信号转化器上，会输出电信号，并且电信号随光强发生改变，由于固液界面干扰会改变输入光源的强度，通过在检测位置处布置传感器，可以将光信号的变化转为电信号输出，从而实现对密封环境内固液界面的实时监控。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明所提供的一种固液界面光电探测装置结构示意图；
28.图2为本发明实施固液界面高度信息转化的流程示意图；
29.图3为本发明对罐体结构的固液界面检测安装示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.本发明的目的是提供一种固液界面光电探测传感器、探测装置及探测方法，能够进行固液界面的实时检测。
32.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
33.如图1所示，本发明所提供的一种固液界面光电探测传感器，包括：输入光源、光电信号转化器以及电信号接收器；
34.所述输入光源将光源照射到所述光电信号转化器上；
35.所述光电信号转化器与所述电信号接收器连接；
36.如图2所示，所述光电信号转化器根据光源的变化相应的产生电信号，并将所述电信号发送至所述电信号接收器。
37.作为一个具体的实施例，所述输入光源为紫外线光源。
38.作为一个具体的实施例，所述光电信号转化器为光电聚合物模块。
39.根据光电聚合物特性，在波长365nm的紫外线光照下，输出电信号，且电信号大小与光强相关，因此将紫外线光源作为输入光源，当光照到聚合物表面时，，在光电聚合物表面上形成电输出。
40.当固液界面到达传感器所在位置，由于界面干扰，到达光电聚合物表面的光强将发生改变，从而影响输出电信号，当固体阻断光源照射时，电信号将降为零；
41.光电聚合物采用实验室合成的新型光电材料，具体组成包含了光敏聚合物和压电聚合物，在365nm波长紫外线光照射下，会在聚合物表面激发出电信号。
42.电信号接收器可以采用有线接收与无线接收两种方式，根据使用环境而定。
43.当罐体为密闭罐体结构时，可以选择无线输出电信号，所述电信号接收器为电磁波接收器。
44.当罐体为开放罐体结构时，可以选择有线输出电信号，所述电信号接收器为示波器。
45.如图1所示，本发明所提供的一种固液界面光电探测装置所述固液界面光电探测装置包括：所述的固液界面光电探测传感器、电源以及示警器；
46.所述电源与输入光源连接；
47.所述示警器与所述电信号接收器连接。
48.通过连接示警器，实现固液界面的自动检测及报警。
49.图3为本发明探测固液界面的一个应用举例，如图3所示，假设在圆柱形罐体内导入固液混合物，当固液界面达到罐体高度1/3与2/3处时，触发示警器，布置步骤如下：
50.步骤101：在罐体检测位置处放置紫外线光源，调整光源的入射角度，使得光源可以照射到光电聚合物表面；
51.步骤102：如果光源设置为光入射角度可调，在相应检测高度上布置光电聚合物，当光源角度调整至光源照射到聚合物表面时，可以激发出电信号，从而实现一台光源对不同高度位置的监控；
52.步骤103：在测量高度点处布置光电聚合物传感器，图3所示为罐体高度1/3与2/3处布置了两个固液界面光电探测传感器；
53.步骤104：当固液界面未达到高度处，由于光源可以透过空气或液体到达聚合物表面，将激发出电信号，接收装置检测到电信号，则判断固液界面尚未达到指定高度处；
54.步骤105：当固液界面达到高度处，由于固液界面的干扰，达到聚合物表面的光源强度将发生变化，随着固液界面的上升，聚合物表面光强不断降低为零，相应激发出电信号也会发生改变，最后降为零，当接收电信号为零时，判断固液界面已达到检测高度；
55.步骤106：根据现场作业环境，如果为开放罐体结构，可以选择有线输出电信号，终端连接示波器；如果为密闭罐体结构，可以选择无线输出电信号，终端连接电磁波接收器。
56.步骤107：将终端与示警器之间连接，设置报警阈值，当电信号波动值达到一定域值时，触发报警装置，实现对固液界面高度的实时监控。
57.本发明所提供的一种固液界面光电探测方法，应用于所述的一种固液界面光电探测装置，包括：
58.s201，将紫外线光源设置在罐体检测位置处，将光电聚合物模块设置在罐体的测
量高度点处；
59.s202，调整所述紫外线光源的入射角度，使得紫外线光源照射到光电聚合物模块的表面；
60.s203，将所述光电聚合物模块根据光源的变化相应的产生电信号发送至电信号接收器；
61.s204，根据电信号判断固液界面是否达到测量高度点。
62.s204，之后还包括：
63.当固液界面达到测量高度点时，触发示警器。
64.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
65.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种固液界面光电探测传感器，其特征在于，包括：输入光源、光电信号转化器以及电信号接收器；所述输入光源将光源照射到所述光电信号转化器上；所述光电信号转化器与所述电信号接收器连接；所述光电信号转化器根据光源的变化相应的产生电信号，并将所述电信号发送至所述电信号接收器。2.根据权利要求1所述的一种固液界面光电探测传感器，其特征在于，所述输入光源为紫外线光源。3.根据权利要求1所述的一种固液界面光电探测传感器，其特征在于，所述光电信号转化器为光电聚合物模块。4.根据权利要求1所述的一种固液界面光电探测传感器，其特征在于，所述电信号接收器为电磁波接收器。5.根据权利要求1所述的一种固液界面光电探测传感器，其特征在于，所述电信号接收器为示波器。6.一种固液界面光电探测装置，其特征在于，所述固液界面光电探测装置包括：权利要求1-5任一项所述的固液界面光电探测传感器；所述的固液界面光电探测装置还包括：电源以及示警器；所述电源与输入光源连接；所述示警器与所述电信号接收器连接。7.一种固液界面光电探测方法，应用于权利要求6所述的一种固液界面光电探测装置，其特征在于，包括：将紫外线光源设置在罐体检测位置处，将光电聚合物模块设置在罐体的测量高度点处；调整所述紫外线光源的入射角度，使得紫外线光源照射到光电聚合物模块的表面；将所述光电聚合物模块根据光源的变化相应的产生电信号发送至电信号接收器；根据电信号判断固液界面是否达到测量高度点。8.根据权利要求7所述的一种固液界面光电探测方法，其特征在于，所述根据电信号判断固液界面是否达到测量高度点，之后还包括：当固液界面达到测量高度点时，触发示警器。

技术总结
本发明涉及一种固液界面光电探测传感器、探测装置及探测方法。该传感器包括输入光源、光电信号转化器以及电信号接收器；所述输入光源将光源照射到所述光电信号转化器上；所述光电信号转化器与所述电信号接收器连接；所述光电信号转化器根据光源的变化相应的产生电信号，并将所述电信号发送至所述电信号接收器。本发明能够进行固液界面的实时检测。本发明能够进行固液界面的实时检测。本发明能够进行固液界面的实时检测。


技术研发人员：王单 邹鸿生 樊牧
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2021.12.01
技术公布日：2022/3/8