非接触式激光料位检测系统的设计

　　0　引言

　　在物位测量中,接触式测量是过去测量物位的主要手段,由于测量时仪表和物料是接触的,在使用过程中往往会出现各种问题,如电容的挂料,音叉的堵料等。非接触式的物位测量始于上世纪90年代,除了雷达式传感器、超声波传感器外,另外一种非接触式测量技术是激光测距传感器。激光测距传感器可用于危险场所非接触物位测量,可以测量所有液体和固体的物位,测量精度高,传感器与物料不直接接触,安装维护方便,价格便宜,激光不受光线、物料的影响。激光测距广泛用于测量腐蚀性和侵蚀性及性质易变的物位。利用激光测距原理简单,通过测量激光往返目标所需时间来确定目标距离,使它成为距离检测的主要手段。

　　1　料位测距系统

　　1.1　料位测距系统组成

　　激光料位测距系统的组成如图1所示。该系统选用了由瑞士莱卡公司生产的DLS-A15型激光测距传感器。DLS-A激光测距传感器是新一代的测距设备,该设备拥有许多卓越的性能,是一种当前最为先进的经济型在线位置检测系统,具有惊人的测试精度和极高的稳定性。由于是通过发射激光束至目标物体,利用反射光束精确计算距离,因此在不加反射靶的情况下,也可达到很远的检测距离,而且对目标物体的尺寸面积比超声波要求的面积小得多,使得对远距离的小尺寸物体位置检测成为可能。DLS-A15型激光测距传感器可广泛应用于工业液位、料位、生产线料坯传送定位,其位置数据还可传送到远程监控终端,是工业自动化和生产智能管理的理想仪器,测量精度达±1.5 mm,单次测距输入指令为g< trm>,返回数据成功为31··06 +xxxxxxxx 。

　　硬件主要采用W77E58单片机,通过自身的两个串行通信口同时发测距命令,利用激光测距传感器DLS-A15进行料位实际距离的测量。其它的功能运算、数据处理等均由软件程序完成。

　　1.2　料位测距系统原理

　　激光测距应用于高达20m、直径达10m的大型储料桶(如水泥厂、矿厂的储料桶)的料位测定,利用激光的非合作目标相位测距法,采用多点测量,每点测量多次,用其平均值作为计算物料量的参数,从而测出料位距桶顶的距离。该系统容易安装维护、效率高,所采用的探测介质对人体和环境无害,是一种理想的料位检测方法。

　　用单片机控制两个激光测距传感器,从而构成物位测量系统,能够测量一次距离和多次距离,以及进行时间和料位距离显示。

　　在料仓的料位测量中,两个激光测距传感器分别安装在料仓上方的不同位置,图2为实际料仓料位进行测量的示意图。应用激光测距传感器在空气中的定向传播和固体反射特性计算传播距离,从而得到测量系统到物料的距离。