专利名称：光折射式非接触型液位监测装置及使用该装置的监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及液位监测装置。
背景技术：
现有的液位计或液位/液面报警器多为接触式的，信号采集部件与待测液体接 触，无法应用于不允许接触的液体监测，如医用输液器。现存非接触式装置多采用超声、激 光等监测媒介，体积巨大，结构复杂，成本很高，价格昂贵，无法应用于包括上述领域的方 面。为此曾出现过感应式液位传感器和称重式液位传感器，感应式液位传感器利用液体的 介电常数比空气大这一特性；称重式液位传感器利用液体的重量与体积成正比这一特性。 由于大部分液体均为透明，而不透明的溶液均有流挂或粘附现象，因此感应式液位传感器 和称重式液位传感器在灵敏度、准确性、可靠性上都比较差，作为牵涉到生命安全的装置， 实用性不够好。

实用新型内容本实用新型为了解决现有的液位传感器存在的成本高、灵敏度、准确性、可靠性都 比较差的问题，提供一种光折射式非接触型液位监测装置。光折射式非接触型液位监测装置，它包括光源、光敏元件、电源和监测单元，所述 电源的正极与光敏元件的正极相连，电源的负极与光敏元件的负极相连，光敏元件的信号 输出端与监测单元的信号输入端相连，所述光源设置在管道的外壁上，光敏元件设置在管 道的外壁上并且设置位置为当管道内无液体时光源发出的光经过管道壁折射光敏元件能 够被照射到，当管道内有液体时光源发出的光经过管道壁和管道内液体折射光敏元件不能 被照射到或照度显著降低。工作原理当管道内有液体时，光源发出的光经过管道和管道内的液体后的折射 光线M2与法线的夹角为a，由于经过折射产生汇聚作用，光源发出的光不能照射到光敏元 件上，光敏元件将信号传递至监测单元，监测单元无动作；当管道内无液体时，光源发出的 光经过管道后的折射光线Ml与法线的夹角为b，光源发出的光能够照射到光敏元件上，光 敏元件将信号传递至监测单元，监测单元发出相应动作，如发出报警信号或发出信号光。使用光折射式非接触型液位监测装置的监测系统，它包括多个光折射式非接触型 液位监测装置、多个无线终端和控制台，所述每个光折射式非接触型液位监测装置它包括 光源、光敏元件、电源和监测单元，所述电源的正极与光敏元件的正极相连，电源的负极与 光敏元件的负极相连，光敏元件的信号输出端与监测单元的信号输入端相连，所述光源设 置在管道的外壁上，光敏元件设置在管道的外壁上并且设置位置为当管道内无液体时光源 发出的光经过管道壁折射光敏元件能够被照射到，当管道内有液体时光源发出的光经过管 道壁和管道内液体折射光敏元件不能被照射到或照度显著降低，所述无线终端的信号输入 端与监测单元的信号输出端相连，多个无线终端与控制台组成以控制台为中心的无线传感 器网络。
4[0007]另一种结构为使用光折射式非接触型液位监测装置的监测系统，它包括多个光折射式非接触型 液位监测装置、探测终端和控制台，所述每个光折射式非接触型液位监测装置它包括光源、 光敏元件、电源和监测单元，所述电源的正极与光敏元件的正极相连，电源的负极与光敏元 件的负极相连，光敏元件的信号输出端与监测单元的信号输入端相连，所述光源设置在管 道的外壁上，光敏元件设置在管道的外壁上并且设置位置为当管道内无液体时光源发出的 光经过管道壁折射光敏元件能够被照射到，当管道内有液体时光源发出的光经过管道壁和 管道内液体折射光敏元件不能被照射到或照度显著降低，所述探测终端的信号输入端与监 测单元的信号输出端相连，探测终端的信号输出端与控制台的信号输入端相连。本实用新型利用液体对光折射的汇聚作用，造成在有液体或无液体时光敏元件处 所受光照强度的变化。当管道中有液体时(例如水，水的折射率高达1.33)，光源发出的光 线折射现象明显，几乎全部都无法射到光敏元件上，一旦被其监测管道中的液体流完，光敏 元件即可监测到光照的变化，即使管道内的液体为不透明液体，结果仍然如此，从而监测单 元根据光敏元件在有无液体时两种截然不同的信号做出相应动作，因此本实用新型可以达 到很高的灵敏度、准确性，从而保证在使用过程的可靠性。本实用新型元件少，结构简单，成 本低，有利于推广应用。本实用新型可以应用于管道壁和管道内液体为光传输介质的液面 监测。

图1为光折射式非接触型液位监测装置的结构示意图。图2为具体实施方式
二的 可夹持光折射式非接触型液位监测装置的结构示意图。图3为使用光折射式非接触型液位 监测装置的监测系统的结构示意图。图4为带有计时控制器和输入单元的监测系统的结构 示意图。图5为使用光折射式非接触型液位监测装置的监测系统另一种结构的结构示意 图。
具体实施方式
具体实施方式
一、结合图1说明本实施方式，光折射式非接触型液位监测装置，它 包括光源1、光敏元件2、电源9和监测单元4，所述电源9的正极与光敏元件2的正极相连， 电源9的负极与光敏元件2的负极相连，光敏元件2的信号输出端与监测单元4的信号输 入端相连，所述光源1设置在管道7的外壁上，光敏元件2设置在管道7的外壁上并且设置 位置为当管道7内无液体时光源1发出的光经过管道壁折射光敏元件2能够被照射到，当 管道7内有液体时光源1发出的光经过管道壁和管道内液体折射光敏元件2不能被照射到 或照度显著降低。
具体实施方式
二、结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
一的不 同之处在于光折射式非接触型液位监测装置还包括固定夹具3，所述固定夹具3包括上下 两个夹板，每个夹板带有半圆形的卡口，两个夹板的卡扣口合成一个圆，且圆孔内壁上带有 两个缺口，光敏元件2设置在一个缺口内，光源1设置在另一个缺口内。将光源1和光敏元件2设置在固定夹具3的两个缺口内，固定夹具3夹持在管道 7的外壁上，可以起到方便固定和拆装的作用。
5[0014]本实施方式可以用于医院输液使用，在进行静脉滴注输液时，如果输液滴完而不 拔出针头，就会有空气进入静脉，有可能导致生命危险。故现在医院病房输液时，往往都要 有病人家属陪护，监视液面位置，以防不测，这就使得陪侍人疲劳不堪。使用本实用新型的 装置，将光折射式非接触型液位监测装置夹持在距离针头一定距离输液管上，当液面低于 夹持位置时，可以自动翻出报警信号，提醒本人家属或护士拔出针头，节省人力。陪护家属 可以选择在夜间护理或疲倦时将本实用新型的装置夹持在输液管上，保证陪护家属的休息 的同时不耽误治疗，更不会导致病人的生命危险。
具体实施方式
三、结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
一 或2的不同之处在于光源1为点光源。
具体实施方式
四、结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
一 或2的不同之处在于光敏元件2为光敏电阻。
具体实施方式
五、结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
一、二、 三或四的不同之处在于光源1为周期可调的脉冲光源。在医院输液过程中，光源1采用周期可调的脉冲光源，周期性的、不连续的发出光 线，既节约能源又避免光源1产生的光线对药物的药效产生影响。
具体实施方式
六、结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
五的不 同之处在于周期可调的脉冲光源的周期为30s。在医院输液过程中，每30s或其他周期对液位进行监测，保证在一个发光周期内， 液面变化量不会有空气进入静脉。
具体实施方式
七、结合图3说明本实施方式，使用光折射式非接触型液位监测装 置的监测系统，它包括多个光折射式非接触型液位监测装置0、多个无线终端5和控制台6， 所述每个光折射式非接触型液位监测装置0包括光源1、光敏元件2、电源9和监测单元4， 所述电源9的正极与光敏元件2的正极相连，电源9的负极与光敏元件2的负极相连，光敏 元件2的信号输出端与监测单元4的信号输入端相连，所述光源1设置在管道7的外壁上， 光敏元件2设置在管道7的外壁上并且设置位置为当管道7内无液体时光源1发出的光经 过管道壁折射光敏元件2能够被照射到，当管道7内有液体时光源1发出的光经过管道壁 和管道内液体折射光敏元件2不能被照射到，所述无线终端5的信号输入端与监测单元4 的信号输出端相连，多个无线终端5与控制台6组成以控制台6为中心的无线传感器网络。本实施方式可以组成大规模的液面监控系统，例如在大型医院，将无线终端5，设 置在病房或走廊上，控制台6设置在值班室或医护休息室，可以对正在点滴的病人进行远 程的监控，或者当管道7所处环境不利用人为监测，例如有腐蚀性环境，可已经将无线终端 5设置在管道7所处环境，将控制台6设置在工人的监测室，可以通过本实用新型的进行远 程监测。
具体实施方式
八、结合图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
七的不 同之处在于使用光折射式非接触型液位监测装置的监测系统还包括计时控制器10，计时控 制器10的信号输出端与无线终端5的信号输入端相连。可以根据实际情况和溶液流速预设计时控制器10进行计时，这里以调节到1小时 为例，当到达预设时间时，计时控制器10将计时结束信号发送至无线终端5，控制台6附近 的工作人员可以在液位监测装置尚未发出报警信号之前，提前为后续处理进行准备，通过
6本实用新型的进行远程监测，以提高工作效率。
具体实施方式
九、结合图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
七或八 的不同之处在于使用光折射式非接触型液位监测装置的监测系统还包括输入单元11，输入 单元11信号输出端与无线终端5的信号输入端相连。输入单元11可以输入信息，方便对本实用新型进行标记，例如在大型医院，医护 人员将本实用新型固定在输液器上后，通过输入单元11将病人的床位等信息输入至控制 台6，相应液位监测装置发出报警信号时，控制台6附近的工作人员可以立刻判断出哪位病 人需要换药处理。
具体实施方式
十、结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式七、八或九的不同之处在于无线终端5为蓝牙通讯单元。
具体实施方式
十一、结合图5说明本实施方式，使用光折射式非接触型液位监测 装置的监测系统，它包括多个光折射式非接触型液位监测装置0、探测终端12和控制台6， 所述每个光折射式非接触型液位监测装置0包括光源1、光敏元件2、电源9和监测单元4， 所述电源9的正极与光敏元件2的正极相连，电源9的负极与光敏元件2的负极相连，光敏 元件2的信号输出端与监测单元4的信号输入端相连，所述光源1设置在管道7的外壁上， 光敏元件2设置在管道7的外壁上并且设置位置为当管道7内无液体时光源1发出的光经 过管道壁折射光敏元件2能够被照射到，当管道7内有液体时光源1发出的光经过管道壁 和管道内液体折射光敏元件2不能被照射到，所述探测终端12的信号输入端与监测单元4 的信号输出端相连，探测终端12的信号输出端与控制台6的信号输入端相连。
权利要求光折射式非接触型液位监测装置，其特征在于它包括光源(1)、光敏元件(2)、电源(9)和监测单元(4)，所述电源(9)的正极与光敏元件(2)的正极相连，电源(9)的负极与光敏元件(2)的负极相连，光敏元件(2)的信号输出端与监测单元(4)的信号输入端相连，所述光源(1)设置在管道(7)的外壁上，光敏元件(2)设置在管道(7)的外壁上并且设置位置为当管道(7)内无液体时光源(1)发出的光经过管道壁折射光敏元件(2)能够被照射到，当管道(7)内有液体时光源(1)发出的光经过管道壁和管道内液体折射光敏元件(2)不能被照射到或照度显著降低。
2.根据权利要求1所述的光折射式非接触型液位监测装置，其特征在于光折射式非 接触型液位监测装置还包括固定夹具(3)，所述固定夹具(3)包括上下两个夹板，每个夹板 带有半圆形的卡口，两个夹板的卡扣口合成一个圆，且圆孔内壁上带有两个缺口，光敏元件 (2)设置在一个缺口内，光源(1)设置在另一个缺口内。
3.根据权利要求1或2所述的光折射式非接触型液位监测装置，其特征在于光源(1) 为点光源，光敏元件(2)为光敏电阻。
4.根据权利要求2所述的光折射式非接触型液位监测装置，其特征在于光源(1)为周 期可调的脉冲光源。
5.根据权利要求4所述的光折射式非接触型液位监测装置，其特征在于周期可调的脉 冲光源的周期为30s。
6.使用光折射式非接触型液位监测装置的监测系统，它包括多个光折射式非接触型液 位监测装置(0)、探测终端(12)和控制台(6)，所述每个光折射式非接触型液位监测装置 (0)包括光源(1)、光敏元件(2)、电源(9)和监测单元(4)，所述电源(9)的正极与光敏元件 ⑵的正极相连，电源(9)的负极与光敏元件⑵的负极相连，光敏元件⑵的信号输出端 与监测单元(4)的信号输入端相连，所述光源(1)设置在管道(7)的外壁上，光敏元件(2) 设置在管道(7)的外壁上并且设置位置为当管道(7)内无液体时光源(1)发出的光经过管 道壁折射光敏元件(2)能够被照射到，当管道(7)内有液体时光源(1)发出的光经过管道 壁和管道内液体折射光敏元件(2)不能被照射到或照度显著降低，所述探测终端(12)的信 号输入端与监测单元(4)的信号输出端相连，探测终端(12)的信号输出端与控制台(6)的 信号输入端相连。
7.使用光折射式非接触型液位监测装置的监测系统，其特征在于它包括多个光折射式 非接触型液位监测装置(0)、多个无线终端(5)和控制台(6)，所述每个光折射式非接触型 液位监测装置(0)包括光源(1)、光敏元件(2)、电源(9)和监测单元(4)，所述电源(9)的 正极与光敏元件(2)的正极相连，电源(9)的负极与光敏元件(2)的负极相连，光敏元件 ⑵的信号输出端与监测单元⑷的信号输入端相连，所述光源⑴设置在管道(7)的外壁 上，光敏元件⑵设置在管道(7)的外壁上并且设置位置为当管道(7)内无液体时光源⑴ 发出的光经过管道壁折射光敏元件(2)能够被照射到或照度显著降低，当管道(7)内有液 体时光源(1)发出的光经过管道壁和管道内液体折射光敏元件(2)不能被照射到，所述无 线终端(5)的信号输入端与监测单元(4)的信号输出端相连，多个无线终端(5)与控制台 (6)组成以控制台(6)为中心的无线传感器网络。
8.根据权利要求7所述的的使用光折射式非接触型液位监测装置的监测系统，其特征 在于使用光折射式非接触型液位监测装置的监测系统还包括计时控制器(10)，计时控制器(10)的信号输出端与无线终端(5)的信号输入端相连。
9.根据权利要求7或8所述的的使用光折射式非接触型液位监测装置的监测系统，使 用光折射式非接触型液位监测装置的监测系统还包括输入单元(11)，输入单元(11)信号 输出端与无线终端(5)的信号输入端相连。
10.根据权利要求7或8所述的使用光折射式非接触型液位监测装置的监测系统，其特 征在于无线终端(5)为蓝牙通讯单元。
专利摘要光折射式非接触型液位监测装置及使用该装置的监测系统，它涉及液位监测装置，解决了现有的液位传感器存在的成本高、灵敏度、准确性、可靠性都比较差的问题，电源与光敏元件的正负极相连，光敏元件的信号输出端与监测单元的信号输入端相连，所述光源设置在管道的外壁上，光敏元件设置在管道的外壁上并且设置位置为当管道内无液体时光源发出的光经过折射能够照射到，当管道内有液体时光源发出的光经过折射不能照射到。监测系统中无线终端与控制台通过无线传感器网络连接局域网，所述每个无线终端与本区域内的多个监测单元组成以无线终端为中心无线传感器网络。本实用新型可以应用于管道壁和管道内液体为光传输介质的液面监测。
文档编号G01F23/292GK201600171SQ20102030205
公开日2010年10月6日 申请日期2010年2月1日 优先权日2010年2月1日
发明者李艳冬, 高振忠, 高越 申请人:高越