[实用新型]一种基于光声效应的液位测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种液位测量装置，更具体地说，尤其涉及一种基于光声效应的液位测量装置。

背景技术

光声效应是一种光诱导声振动的过程。 当物质吸收光后，部分光能量转换成热能，使物体的温度升高和体积膨胀，如果对入射光进行周期性调制，则在物体内产生周期性振动，这种周期性振动在空间的传播便形成了声波，声波的频率和入射光的调制频率相同。近年来，光声效应在监测大气污染、检测物质的吸收谱、测定一些半导体材料的能级跃迁和萤光物质、光导材料的量子效率、监测光化学过程等方面得到广泛应用。但光声效应应用于液位测量方面目前还是空白。

现有液面高度测量有浮子式液位测量、磁致伸缩液位测量、压差式液位测量、光纤式液位等方法，但这些方法都是接触式测量；雷达液位测量、超声波液位测量等方法虽不是接触式测量，但成本不低、精度不高。本实用新型提供一种非接触式、实时、成本低、精度高等液位测量方法。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种成本低、精度高，可实现非接触式实时测量的基于光声效应的液位测量装置。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种基于光声效应的液位测量装置，包括具有封闭腔体的实验容器，其中所述实验容器上部设有导通内部封闭腔体的透气孔，所述实验容器通过导管连接有待测容器；在实验容器侧壁上设有透明窗口，在实验容器内壁设有与透明窗口相对应的黑色光吸收材料层，在实验容器外侧由远至近依序设有相互配合的激光光源和斩光器，激光光源射出的光束依序通过斩光器和透明窗口后照射在黑色光吸收材料层上；在实验容器内设有声音采集器，声音采集器连接有数据处理单元。

上述的一种基于光声效应的液位测量装置中，所述的实验容器为透明玻璃瓶。

上述的一种基于光声效应的液位测量装置中，所述的黑色光吸收材料层为涂覆在实验容器内壁上的炭黑涂层。

上述的一种基于光声效应的液位测量装置中，所述的数据处理单元为示波器或者计算机。

上述的一种基于光声效应的液位测量装置中，实验容器和待测容器之间的导管上设有控制阀。

上述的一种基于光声效应的液位测量装置中，所述透气孔的孔径为2～5mm。

本实用新型采用上述结构后，通过激光光源、斩光器、炭黑层、声音采集器和数据处理单元配合形成光声效应检测装置。调节斩光器频率，当数据处理单元接受的信号最大时，信号频率就是腔体的固有频率。当实验腔体中液位变化时，共振频率随之变化。测量时，通过连接管把实验容器与待测容器连通，即可实时测量液位。另外，通过信号传输系统，还可实现远距离液位测量。

附图说明

下面结合附图中的实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不构成对本实用新型的任何限制。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大示意图。

图中：实验容器1、透气孔1a、透明窗口1b、待测容器2、黑色光吸收材料层3、激光光源4、斩光器5、声音采集器6、数据处理单元7、控制阀8。

具体实施方式

参阅图1和图2所示，本实用新型的一种基于光声效应的液位测量装置，包括具有封闭腔体的实验容器1，所述实验容器1上部设有导通内部封闭腔体的透气孔1a，透气孔1a用于平衡封闭腔体内外的气压，使测量更准确、透气孔1a的孔径不能过大，否则外部噪音会影响测量的准确度，透气孔1a的优选孔径为2-5mm ；所述实验容器1通过导管连接有待测容器2，为方便后期的维护，在该段导管上设有控制阀8，控制阀8在正常工作状态下，处于常开状态，只有在维护或出现意外情况时才关闭；在实验容器1侧壁上设有透明窗口1b，在实验容器1内壁设有与透明窗口1b相对应的黑色光吸收材料层3，在实验容器1外侧由远至近依序设有相互配合的激光光源4和斩光器5，激光光源4射出的光束依序通过斩光器5和透明窗口1b后照射在黑色光吸收材料层3上；在实验容器1内设有声音采集器6，声音采集器6连接有数据处理单元7。所述的数据处理单元7为示波器或者计算机，本实施例中优选为示波器。同时，在本实施例中，所述的黑色光吸收材料层3为涂覆在实验容器1内壁上的炭黑涂层。当然，也可以采用其他本领域常用的黑色光吸收材料。

另外，本实施例中的实验容器1不受形状的限制，任意形状的腔体都可测量。本实施例中实验容器1优选为透明玻璃瓶。