非接觸式管道流體密度探測器的製作方法
2024-03-08 11:07:15
專利名稱：非接觸式管道流體密度探測器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量流體密度的傳感裝置。
背景技術：
現有的測量流體密度的傳感裝置，有多種濃度、密度傳感器，其結構因檢測對象不同而不同。其共同的特點是結構複雜、大多數為接觸式測量，採用的光源為紅色光源。由於有色光對被檢測對象會產生除密度外的附加吸收，對檢測精度有一定影響，同時，現有技術也無法消除管路液體中存在氣泡的影響。特別是在一些醫學領域，比如血液及其流體製品的密度檢測，接觸式傳感器有可能造成感染和含有一些潛在的消極影響。
發明內容
鑑於現有技術存在的現狀，本實用新型的目的是針對目前現有技術存在的不足，設計一種對管路中液體密度測量精度高、並能克服管路中液體氣泡影響的非接觸式傳感裝置。
本實用新型通過如下技術措施，達到上述設計目的本非接觸式管道流體密度探測器，由發光元件、發射光路、接收光路、接收光敏元件、補償光敏元件和探測頭構成，探測頭有一凹槽，凹槽內有透明管道通過，被檢測流體與探測頭之間由該透明管道隔離，其特徵在於發光元件採用了發白光元件。採取這一措施後，可以克服採用紅色光源帶來的吸收影響，使管路中液體密度測量精度得到提高。
除了採取上述措施外，本實用新型還在發光電路中設置了光補償電路。該電路由脈衝發生器、減法器和反饋放大器組成。當光強發生變化時，由脈衝發生器產生的電壓通過減法器加在白色發光管上，白光由補償光路照射在補償光敏元件上，補償光敏元件的輸出經反饋放大器放大後加至減法器，對電路形成負反饋，可起到穩定輸出光強的目的。該電路負反饋強度可調。
為了消除管路的液體中產生的氣泡的影響，本實用新型在電路中還設置了消除氣泡影響電路。該電路由補償放大器、放大器和比較器構成，該三個單元電路形成環路，輸入信號分成兩路，一路經補償放大器、比較器和放大器順序連接，另一路直接與放大器輸入端連接。發射光照在有氣泡的管路上，光線被氣泡散射，透射光減弱，造成液體密度檢測誤差。消除氣泡影響電路可以在前級信號減弱時自動補償提升電壓，保證在氣泡來臨時電路維持氣泡來臨前的數值不變，從而消除氣泡對檢測帶來的不利影響。
光補償電路如圖2、圖3，由脈衝發生器、減法器、補償光敏元件和反饋放大器構成，發光管產生的光線中，直射光經發射光路射向被測透明管路；側射光經補償光路射向補償光敏元件，並被轉化為電訊號，此補償光敏元件與接收光敏元件應該是同型號同批量的產品，具有近似的性能和參數。當光源受外界因素影響發生變化時，補償光敏元件輸出也隨之發生變化，由反饋電路將補償光敏元件輸出的電量處理後控制減法器加至發光管的電壓，使其恢復變化前的發光強度，從而保證光源穩定，保持檢測精度不受外界因素變化的影響。該電路對環境溫度、電源電壓、電流的變化、發射管、接收光敏管的老化以及安裝位置的微小變化等，均可起到補償作用，使探測器保持恆定的光源，圖3中，光補償電路由運算放大器N1和電容C1、電阻R1、R2、R3、R4組成的脈衝發生器構成，通過由運算放大器N2和R5、R6、R7、R8、組成的減法器，向發光二極體V1供電，V1產生的側射光線由補償光敏管V2接收，經運放N3、電容C2、電阻R10、電位器R9組成的反饋放大器放大，在R9上形成直流電壓。此電壓正比於V1發生的白光強度，當光強度發生變化時，R9抽頭上輸出的電壓加至比較器，對電路形成負反饋，完成穩定輸出光強的目的。調整R9，可以調整反饋強度。
消除氣泡影響電路原理見圖4，由直射光透射被檢測管路中液體物質後衰減的透射光經接收光敏元件轉換為電壓後加至放大器放大。當管中出現氣泡時，由於直射光被氣泡散射，透射光衰減，形成放大器輸出電壓下降。此時，補償放大器的輸出也下降，與比較器的參考電壓比較後輸出一控制電壓，控制放大器的放大量增加，以補償輸入訊號電壓的下降率，保證在氣泡來臨時電路維持氣泡來臨前的數值不變，從而消除氣泡對檢測精度的影響。
消除氣泡影響電路見圖5，由接收光敏元件輸來的電壓，經運放N4、電容C3、C4、電阻R11、R12、R13、R14組成的補償放大器放大後，將電壓輸至由運放N5和電阻R15、R16、R17、R18組成的比較器。平時比較器輸出為低電平，場效應管V3處於截止狀態，由運放N6和電阻R19、R20、R21、R22、電容C5組成的放大器，其放大倍數維持在由R21給定的數值。當氣泡通過檢測光路時，補償放大器輸出的電壓下降，引發比較器輸出高電位，於是，場效應管V3導通，R19下半部分被短路，放大器放大倍數增加，從而補償前端輸來信號因氣泡引起的電壓下降，保證放大器輸出穩定，消除氣泡對檢測電路的影響。電路中，電容C4和電阻R14形成隔直流電路，它讓氣泡造成的瞬間電壓(即脈衝)通過，而對被測管中液體密度變化引起的緩慢電壓降不作反應。調整R19，可以正確補償氣泡引起的輸出下降。
權利要求1.非接觸式管道流體密度探測器，由發光元件、發射光路、接收光路、接收光敏元件、補償光敏元件和探測頭構成，探測頭有一凹槽，凹槽內有透明管道通過，被檢測流體與探測頭之間由該透明管道隔離，其特徵在於發光元件為發白光元件。
2.據權利要求1所述的非接觸式管道流體密度探測器，其特徵在於發光電路中有光源補償電路。
3.根據權利要求1或2所述的非接觸式管道流體密度探測器，其特徵在於在接收電路中設有消除氣泡影響電路。
專利摘要本實用新型提供了一種測量精度高、不易受外界環境影響的非接觸式管道流體密度檢測器，由發光元件、發射光路、接收光路、接收光敏元件、補償光敏元件和探測頭構成，探測頭有一凹槽，凹槽內有透明管道通過，被檢測流體與探測頭之間由該透明管道隔離，其特徵在於發光元件為發白色光元件。為了保證檢測精度，還設置有光源補償電路和消除氣泡影響電路。
文檔編號G01N9/24GK2533466SQ0222224
公開日2003年1月29日 申請日期2002年4月16日 優先權日2002年4月16日
發明者林秉禮, 劉仁明 申請人:四川南格爾生物醫學股份有限公司