一种玻璃板液位计以及液位测量方法技术

本发明专利技术公开了一种玻璃板液位计以及液位测量方法。玻璃板液位计设有前玻璃板(1)、后玻璃板(2)、前压盖(7)、后压盖(10)、前夹紧架(6)、后夹紧架(11)，前压盖上设有导视孔(12)，后压盖上设有观测孔(3)。前玻璃板、后玻璃板、前夹紧架和后夹紧架围出测量腔(5)，测量腔在水平剖切面上的形状为梯形。前玻璃板射出面(15)和后玻璃板入射面(16)与水平剖切面的交线为梯形的两个腰，前夹紧架内表面(8)和后夹紧架内表面(9)与水平剖切面的交线为梯形的两个底边。本发明专利技术公开了使用上述玻璃板液位计进行液位测量的方法。本发明专利技术可用于石油化工、冶金、电力、食品和医药等多个行业，测量无色和有色透明液体的液位。明液体的液位。明液体的液位。

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃板液位计以及液位测量方法


[0001]本专利技术属于液位测量
，涉及一种玻璃板液位计以及液位测量方法。

技术介绍

[0002]在石油化工炼厂装置区域的设备上，需要玻璃板液位计来显示液位，透光式玻璃板液位计是应用最为普遍的一种。当被测介质为透明液体、光线透过液柱时，光线被反射、折射或吸收，透过液柱的光线强度比透过液柱上方气相的光线强度弱；依靠透过液柱和气相的光强度差，操作工来分辨液位。当距离稍微远一点，或者阴天、夜间光线比较暗时，光强度差别不大，判断液位比较困难。玻璃板液位计使用时间较长时，玻璃板内壁比较脏，光线透过的强度减弱，分辨液位也不容易。操作工有时甚至还需要在玻璃板液位计面前关闭一下根部阀，使液位明显波动一下才能看清液位。
[0003]提高玻璃板液位计视觉的敏感性是一种解决方案，常用的方法是使用红绿双色色差来分辨液位；利用全反射原理、液柱与其上方气相介质相对于玻璃的折射率不同，使液柱与气相分别显示出背景中玻璃滤光片的红绿颜色。但是该方法仅适用于强光背景；背景光线比较暗或弱时，红绿颜色在暗色背景下本来就不醒目，再加上滤光片对光线的吸收，光强度减少更多。阴天或晚上的观测效果也不好。
[0004]也有的玻璃板液位计采用专用外加光源、强制增加背景光强度(尤其是锅炉水位计)，不依赖自然光和工厂照明灯光，这样玻璃板液位计的体积将很大。玻璃板的后部要加防爆灯并安装灯的外壳，造价也比较高。因为要引入220V交流电，需要考虑防爆；还需要拉电缆，施工量大。防爆灯使用寿命也有限，24小时全天一直开灯使故障率高，经常需要维修；防爆外壳也存在着安全隐患。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种玻璃板液位计以及液位测量方法，以解决现有的玻璃板液位计分别存在的不容易看清液位、需采用专用外加光源等问题。
[0006]为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：一种玻璃板液位计，设有前玻璃板、后玻璃板、前压盖、后压盖、前夹紧架、后夹紧架，前压盖上设有导视孔，后压盖上设有观测孔，导视孔与前玻璃板入射面相对，观测孔与后玻璃板射出面相对，前玻璃板、后玻璃板、前夹紧架和后夹紧架围出测量腔，前玻璃板与测量腔相邻的表面为前玻璃板射出面，后玻璃板与测量腔相邻的表面为后玻璃板入射面，前夹紧架与测量腔相邻的表面为前夹紧架内表面，后夹紧架与测量腔相邻的表面为后夹紧架内表面，其特征在于：测量腔在水平剖切面上的形状为梯形，前玻璃板射出面和后玻璃板入射面与水平剖切面的交线为梯形的两个腰，前夹紧架内表面和后夹紧架内表面与水平剖切面的交线为梯形的两个底边，后夹紧架内表面与水平剖切面的交线的长度大于前夹紧架内表面与水平剖切面的交线的长度。
[0007]使用上述玻璃板液位计进行液位测量的方法，其特征在于：玻璃板液位计外部的光线经导视孔射到前玻璃板入射面，再进入前玻璃板并通过前玻璃板，之后从前玻璃板射
出面射出、进入测量腔，测量腔的下部为液柱、上部为气相，光线进入液柱时形成第一路光线，进入气相时形成第二路光线，第一路光线通过液柱，第二路光线通过液柱上方的气相，之后两路光线分别从后玻璃板入射面进入后玻璃板并通过后玻璃板，再从后玻璃板射出面上的不同位置射出，第一路光线通过观测孔射出，在观测孔的出口处，人眼迎着第一路光线的来光方向可观看到第一路光线形成的竖直光柱，看不到第二路光线，根据竖直光柱测量出测量腔内液柱的液位。
[0008]采用本专利技术，具有如下的有益效果：1、人眼看到的第一路光线形成的竖直光柱较为明亮，其上方为灰暗背景，区分明显。因此可以容易地测量出测量腔内液柱的液位，从而测量出工艺设备内的液位。2、本专利技术可以使用自然光和工厂照明灯光，无需专用外加防爆光源，安全节能。3、本专利技术的玻璃板液位计结构比较简单、易于制造。需要的效果及功能依靠光路计算实现。4、本专利技术使用自然光和工厂照明灯光时不加滤光片，对光线不做任何减弱处理，最大限度地保留原始的光强度。5、本专利技术对光线的强度要求不高。强度越高，分辨越清晰。当光线强度较低时，因为第一路光线形成的竖直光柱与其上方灰暗背景的光强度差明显，液位同样容易辨识。6、本专利技术的玻璃板液位计可设计成对称结构，进行双向观测。7、本专利技术的玻璃板液位计对制造的要求不苛刻。导视孔宽度越大，导视角容错性越强，不影响玻璃板液位计的使用功能。
[0009]本专利技术可用于石油化工、冶金、电力、食品和医药等多个行业，测量透明液体的液位。透明液体可以是无色和有色的透明液体。
[0010]下面结合附图、具体实施方式和实施例对本专利技术作进一步详细的说明。附图、具体实施方式和实施例并不限制本专利技术要求保护的范围。
附图说明
[0011]图1是本专利技术玻璃板液位计沿竖直方向通过测量腔的剖视图。
[0012]图2是图1中的T—T剖视图(局部)。
[0013]图3是使用本专利技术玻璃板液位计进行液位测量的光学原理图。
[0014]图4是人眼观看到的第一路光线形成的竖直光柱及其上方灰暗背景的局部示意图。
[0015]图1至图4中，相同附图标记表示相同的技术特征。附图标记表示：1—前玻璃板；2—后玻璃板；3—观测孔；4—螺栓螺母；5—测量腔；6—前夹紧架；7—前压盖；8—前夹紧架内表面；9—后夹紧架内表面；10—后压盖；11—后夹紧架；12—导视孔；13—前玻璃板入射面；14—密封垫；15—前玻璃板射出面；16—后玻璃板入射面；17—后玻璃板射出面；18—液柱；19—第一路光线；20—第二路光线；21—法线；22—第一路光线19形成的竖直光柱；23—第一路光线19形成的竖直光柱22上方的灰暗背景。
[0016]A—玻璃板液位计外部的光线射到前玻璃板入射面13的入射角；B—光线从前玻璃板入射面13射入前玻璃板1的折射角；C—前玻璃板射出面15与后玻璃板入射面16之间的夹角；D—第一路光线19从前玻璃板射出面15进入测量腔5内液柱18的出射角；E—第二路光线20从测量腔5内液柱18上方的气相射到后玻璃板入射面16的入射角；F—第二路光线20从后玻璃板入射面16射入后玻璃板2的折射角；G—第二路光线20从后玻璃板射出面17射出的出射角与第一路光线19从后玻璃板射出面17射出的出射角之间的出射角差；H—第二路光线
20从前玻璃板射出面15进入测量腔5内液柱18上方的气相时与前玻璃板射出面15之间的夹角；K—导视孔12的导视角；P—任选的一个外部入射光线计算位置；R—在观测孔3的出口处、第一路光线19形成的竖直光柱22的观测位置。
具体实施方式
[0017]参见图1和图2，本专利技术的玻璃板液位计设有前玻璃板1、后玻璃板2、前压盖7、后压盖10和本体，本体设有前夹紧架6和后夹紧架11。前玻璃板1、后玻璃板2、前压盖7、后压盖10、前夹紧架6和后夹紧架11均竖直设置。前压盖7和后压盖10用螺栓螺母4连接。前玻璃板1的一个竖直侧边密封部夹紧于前压盖7与前夹紧架6之间，前玻璃板1的另一个竖直侧边密封部夹紧于前压盖7与后夹紧架11之间；后玻璃板2的一个竖直侧边密封部夹紧于后压盖1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玻璃板液位计，设有前玻璃板(1)、后玻璃板(2)、前压盖(7)、后压盖(10)、前夹紧架(6)、后夹紧架(11)，前压盖(7)上设有导视孔(12)，后压盖(10)上设有观测孔(3)，导视孔(12)与前玻璃板入射面(13)相对，观测孔(3)与后玻璃板射出面(17)相对，前玻璃板(1)、后玻璃板(2)、前夹紧架(6)和后夹紧架(11)围出测量腔(5)，前玻璃板(1)与测量腔(5)相邻的表面为前玻璃板射出面(15)，后玻璃板(2)与测量腔(5)相邻的表面为后玻璃板入射面(16)，前夹紧架(6)与测量腔(5)相邻的表面为前夹紧架内表面(8)，后夹紧架(11)与测量腔(5)相邻的表面为后夹紧架内表面(9)，其特征在于：测量腔(5)在水平剖切面上的形状为梯形，前玻璃板射出面(15)和后玻璃板入射面(16)与水平剖切面的交线为梯形的两个腰，前夹紧架内表面(8)和后夹紧架内表面(9)与水平剖切面的交线为梯形的两个底边，后夹紧架内表面(9)与水平剖切面的交线的长度大于前夹紧架内表面(8)与水平剖切面的交线的长度。2.根据权利要求1所述的玻璃板液位计，其特征在于：测量腔(5)在水平剖切面上的形状为等腰梯形，通过两个底边中点的竖直平面为玻璃板液位计对称面，前玻璃板(1)与后玻璃板(2)之间、前压盖(7)与后压盖(10)之间、导视孔(12)与观测孔(3)之间，分别相对于玻璃板液位计对称面对称。3.根据权利要求2所述的玻璃板液位计，其特征在于：导视孔(12)与观测孔(3)互换使用。4.根据权利要求2或3所述的玻璃板液位计，其特征在于：前玻璃板射出面(15)与后玻璃板入射面(16)之间的夹角C为30
°
～90
°
。5.根据权利要求4所述的玻璃板液位计，其特征在于：前玻璃板射出面(15)与后玻璃板入射面(16)之间的夹角C、前玻璃板射出面(15)与后夹紧架内表面(9)之间的夹角、后玻璃板入射面(16)与后夹紧架内表面(9)之间的夹角均为6...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮宇，史继森，李春晓，
申请(专利权)人：中石化广州工程有限公司中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：