CN113740303A - 一种基于荧光激发的溢油监测发射接收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于荧光激发的溢油监测发射接收装置，包括与设备主体相连的发射部和接收部；发射部包括LED线路板，LED线路板上设置有LED灯粒，LED灯粒外部罩有反光杯；反光杯的大头端同轴设置发射镜筒；接收部包括传感器线路板，传感器线路板上设置有两个光感传感器，每个光感传感器上罩有一个接收镜筒；光感传感器与设备主体内主控板上的单片机进行通信连接；发射镜筒、接收镜筒伸到设备主体外部的一端设置有固定板。本发明将光路分开，并在LED灯粒外部罩有反光杯，令光线呈锥形照射，使照射面积增大，从而增大了监控面积；通过设置两个接收镜筒且接收镜筒分列于发射镜筒的两侧，从而更多的接收激发的荧光及反射光线，从而提升设备灵敏程度。
Description
技术领域
本发明属于水面溢油监测技术领域，具体涉及一种基于荧光激发的溢油监测发射接收装置。
背景技术
为了降低水体环境的风险，石化企业宜在雨水排口、油品码头等可能发生溢油风险的区域设置溢油实时监测***。
目前溢油监测方法从监测机理上主要分为气体监测法、可见光法、红外光度法、紫外光度法、微波辐射计法、电磁能量吸收法、荧光光谱法等。其中采用荧光技术进行溢油监测的原理是光源通过发射光路将光发射到水面上，激发液面存在的油类，产生荧光，沿接收光路到达监测设备内，监测设备对接收到的光进行处理并判断水面是否发生溢油。
目前采用荧光技术进行溢油监测的装置中光路部分主要有两种形式，一种是依托于二次镜将发射光路和接收光路集成在一起，这种形式的光路设置需要在前端需要增加凸镜进行聚焦，在保证光强和设备灵敏度的情况下，牺牲了监测面积；另外一种是将发射光路与接收光路分开，两个光路随机分布，这种形式的光路设置虽然保证了有效的监测面积，但是并不能达到最佳的接收效果，不能做到装置高灵敏度，同时这种发射光路与接收光路分开的设置使机械部件配合相对繁琐，不易组装生产。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于荧光激发的溢油监测发射接收装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于荧光激发的溢油监测发射接收装置，包括与设备主体相连的发射部和接收部；
所述发射部包括LED线路板，所述LED线路板上设置有LED灯粒，所述LED灯粒外部罩有反光杯；所述反光杯的大头端同轴设置发射镜筒，所述发射镜筒的另一端伸到设备主体外部；所述发射部通过发射固定件与设备主体的内侧壁面固定连接；
所述接收部包括传感器线路板，所述传感器线路板上设置有两个光感传感器，每个光感传感器上罩有一个接收镜筒；所述光感传感器与设备主体内主控板上的单片机进行通信连接；所述接收镜筒的一端伸到设备主体外部；所述接收部通过接收固定件与设备主体的内侧壁面固定连接；
所述发射镜筒、接收镜筒伸到设备主体外部的一端设置有固定板；所述固定板与设备主体外侧壁面固定连接；所述固定板上设置有一个供发射镜筒穿过的第一通孔；所述固定板上设置有两个供接收镜筒穿过的第二通孔；两个第二通孔分别位于第一通孔的两侧。
优选的，所述固定板的四个直角处通过螺栓与设备主体的外侧壁面固定连接。
优选的，所述第一通孔的中心轴线位于两个第二通孔的对称面上。
优选的，所述发射镜筒与反光杯相连的一端设置有发射镜筒支架。
优选的，所述发射固定件包括若干根发射固定螺栓，所述设备主体内侧壁面上设置有与相应发射固定螺栓进行螺纹配合的第一螺纹孔，所述LED线路板上、发射镜筒支架上设置有与相应发射固定螺栓进行配合的第一连接孔；
所述发射镜筒支架与LED线路板之间的发射固定螺栓上设置有用来压紧发射镜筒支架的第一螺母；
所述LED线路板另一侧的发射固定螺栓上设置有用来压紧LED线路板的第二螺母。
优选的，所述发射镜筒支架上设置有导光柱，所述导光柱的轴线与发射镜筒的轴线相垂直；所述导光柱的上部设置有光感器件，所述光感器件与设备主体内主控板上的单片机进行通信连接。
优选的，所述发射镜筒支架上开设有贯穿至发射镜筒内光路腔体的通孔，所述导光柱镶嵌在通孔内。
优选的，所述LED线路板上与LED灯粒相对的一侧设置有温控开关，所述温控开关与设备主体内主控板上的单片机进行通信连接，所述单片机与LED灯粒的电源驱动单元进行连接。
优选的，两个接收镜筒上设置有接收镜筒支架。
优选的，所述接收固定件包括若干根接收固定螺栓，所述设备主体内侧壁面上设置有与相应接收固定螺栓进行螺纹配合的第二螺纹孔，所述传感器线路板上、接收镜筒支架上设置有与相应接收固定螺栓进行配合的第二连接孔；
所述接收镜筒支架与传感器线路板之间的接收固定螺栓上设置有用来压紧接收镜筒支架的第三螺母；
所述传感器线路板另一侧的接收固定螺栓上设置有用来压紧传感器线路板的第四螺母。
优选的，所述固定板与设备主体的外侧之间设置有密封垫，所述密封垫上设置有一个供发射镜筒穿过的第三通孔；所述密封垫上设置有两个供接收镜筒穿过的第四通孔。
优选的，所述密封垫与设备主体外侧壁面之间的发射镜筒上套接有O型圈。
优选的，所述密封垫与设备主体外侧壁面之间的接收镜筒上套接有O型圈。
本发明的有益效果是：
(1)本发明基于荧光激发的溢油监测发射接收装置将光路分开，并在LED灯粒外部罩有反光杯，令光线呈锥形照射，使照射面积增大，从而增大了监控面积；在不牺牲监控面积的情况下，通过设置两个接收镜筒且接收镜筒分列于发射镜筒的两侧，从而更多的接收激发的荧光及反射光线，从而提升设备灵敏程度。
(2)本发明基于荧光激发的溢油监测发射接收装置中设置有导光柱和光感器件，导光柱把LED灯粒产生的部分光线导到光感器件上，光感器件感应LED灯粒的发光强度，并把光信号转化为电信号传输给设备主体内主控板上的单片机，单片机将接收的信号与预设数值比较，当数值较小的时候便输出故障信号，从而判断LED光粒的光衰情况，可以在光衰严重或者其他情况造成光强不够而影响设备正常监控的情况下，自动告知后台。
(3)本发明基于荧光激发的溢油监测发射接收装置中设置有温控开关，温控开关的动作温度在45-75℃之间选择，，当温度过高时，温度开关将开关信号传输至单片机，单片机控制LED灯粒的电源驱动单元断开，从而能够防止由某种故障引起LED灯粒发热严重，导致LED灯粒损坏情况的发生，起到保护LED灯粒的作用。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本发明基于荧光激发的溢油监测发射接收装置中发射部的结构示意图；
图2是本发明基于荧光激发的溢油监测发射接收装置中接收部的结构示意图；
图3是本发明基于荧光激发的溢油监测发射接收装置中固定板、密封垫、O型圈的结构示意图；
图4是本发明基于荧光激发的溢油监测发射接收装置中固定板、发射镜筒、接收镜筒的结构示意图；
图5是本发明基于荧光激发的溢油监测发射接收装置中LED灯粒发射的一束光线的光路示意图；
其中：
0-设备主体；
1-固定板，101-第一通孔，102-第二通孔，2-发射镜筒，3-反光杯，301-反光褶皱，4-LED线路板，5-温控开关，6-光感器件，7-导光柱，8-发射镜筒支架，9-发射固定螺栓，901-第一螺母，902-第二螺母，10-传感器线路板，11-接收镜筒，12-密封垫，1201-第三通孔，1202-第四通孔，13-O型圈，14-接收镜筒支架，15-接收固定螺栓，1501-第三螺母，1502-第四螺母，16-液面。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“底”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：
一种基于荧光激发的溢油监测发射接收装置，包括与设备主体0相连的发射部和接收部；
如图1所示，所述发射部包括LED线路板4，所述LED线路板4上设置有LED灯粒，所述LED灯粒外部罩有反光杯3，其中LED线路板4采用铝基板、玻纤板或者其他散热性能较好的板材，一方面用来固定LED灯粒，另一方面散出LED灯粒运行过程中产生的热量，其中LED灯粒焊接至LED线路板4上；反光杯3采用小角度反光杯，使光源光线无损耗的发射出去，具体发光角度根据监控距离及监控范围来确定；所述反光杯3的大头端同轴设置发射镜筒2，所述发射镜筒2的另一端伸到设备主体0外部；所述发射部通过发射固定件与设备主体0的内侧壁面固定连接；
如图2所示，所述接收部包括传感器线路板10，所述传感器线路板10上设置有两个光感传感器，每个光感传感器上罩有一个接收镜筒11；所述光感传感器与设备主体0内主控板上的单片机进行通信连接；所述接收镜筒11的一端伸到设备主体0外部；所述接收部通过接收固定件与设备主体0的内侧壁面固定连接；
所述发射镜筒2、接收镜筒11伸到设备主体外部的一端设置有固定板1；所述固定板1与设备主体0外侧壁面固定连接；固定板1材质可以是四氟乙烯硬质塑料，也可以是铝合金或者气体材质金属；如图3-4所示，所述固定板1上设置有一个供发射镜筒2穿过的第一通孔101；所述固定板1上设置有两个供接收镜筒11穿过的第二通孔102；两个第二通孔102分别位于第一通孔101的两侧。
当发射部和接收部均与设备主体0的内侧壁面固定连接之后，首先在伸出设备主体0的发射镜筒2、接收镜筒11端部套上O型圈13，并靠近设备主体外壁放置，然后把密封垫12安装上，压住O型圈13，最后把固定板1安装在设备最外，用螺栓固定，压紧密封垫12。即本申请中发射部、接收部与设备主体0的外侧壁面通过螺栓进行连接，机械结构简单、组装拆卸简便。
本申请基于荧光激发的溢油监测发射接收装置的具体实施方式如下：
LED灯粒发射的光线沿反光杯3、发射镜筒2到达待检测液面上，激发液面存在的油类产生荧光，光线和荧光经液面的反射之后经接收镜筒11到达光感传感器，光感传感器将接收的光信号转换成电压信号并传递给主控板上的单片机，单片机将接收到的数值与存储的标准值进行对比，并将对比结果传输至上位机进行处理。
优选的，所述固定板1的四个直角处通过螺栓与设备主体0的外侧壁面固定连接。
优选的，所述第一通孔101的中心轴线位于两个第二通孔102的对称面上，即第一通孔101、第二通孔102的中心点的连线组成等腰三角形且第一通孔101的中心点为该等腰三角形的顶点；第一通孔101、第二通孔102的排布关系就是发射镜筒2、接收镜筒11的排布关系；发射镜筒2与反光杯3相连，反光杯3内层具有很多反光褶皱301，会使LED灯粒发出的光以一定偏移角照射下方的液面16，最终把漫反射改变为定向反射；根据反射角与发射角相等的原理，以及反光杯3内不同角度反光褶皱301的反射，反射光线会尽可能多的回到上述等腰三角形的另外两个顶点处的接收镜筒11内；本装置使用时，发射镜筒2、接收镜筒11的中心轴线均与液面16垂直，其中LED灯粒发射的一束光线的光路示意图如图5所示，LED灯粒发射的光线经过反光杯3内反光褶皱301的反射以一定角度照射到液面16上，经液面16反射的发射光线进入到接收镜筒11内，从而到达光感传感器。因此，本申请将发射光路与接收光路分开，设置两个接收镜筒11且接收镜筒11分列于发射镜筒2的两侧，从而更多的接收激发的荧光及反射光线，从而提升设备灵敏程度。
实施例2：
在实施例1的基础上，所述发射镜筒2与反光杯3相连的一端设置有发射镜筒支架8；发射镜筒支架8材质可以是四氟乙烯硬质塑料，也可以是铝合金或者气体材质金属。所述发射固定件包括若干根发射固定螺栓9，所述设备主体0内侧壁面上设置有与相应发射固定螺栓9进行螺纹配合的第一螺纹孔，所述LED线路板4上、发射镜筒支架8上设置有与相应发射固定螺栓9进行配合的第一连接孔；
所述发射镜筒支架8与LED线路板4之间的发射固定螺栓9上设置有用来压紧发射镜筒支架8的第一螺母901；
所述LED线路板4另一侧的发射固定螺栓9上设置有用来压紧LED线路板4的第二螺母902。
其中实施例2中所述的基于荧光激发的溢油监测发射接收装置中发射部的安装方法，包括以下步骤：
步骤11：在发射固定螺栓9上旋上第二螺母902；
步骤12：将发射固定螺栓9的端部穿过LED线路板4上相应的第一连接孔；
步骤13：在发射固定螺栓9上旋上第一螺母901；
步骤14：将发射固定螺栓9的端部穿过发射镜筒支架8上相应的第一连接孔；
步骤15：发射固定螺栓9的端部与设备主体0内侧壁面上相应的第一螺纹孔进行螺纹配合；
步骤16：将第一螺母901旋至压紧发射镜筒支架8；
步骤17：将第二螺母902旋至压紧LED线路板4。
即本申请通过发射固定螺栓9、第一螺母901、第二螺母902就实现了发射部的安装，机械结构简单、组装拆卸简便。
实施例3：
在实施例1的基础上，所述发射镜筒支架8上设置有导光柱7，所述导光柱7的轴线与发射镜筒2的轴线相垂直；所述导光柱7的上部设置有光感器件6，光感器件6焊接在主控板上或者以线与主控板相连接，所述光感器件6与设备主体0内主控板上的单片机进行通信连接。
导光柱7能够把LED灯粒产生的部分光线导到光感器件6上，光感器件6用来感应LED灯粒的发光强度，并传输给设备主体内主控板上的单片机；具体地，光感器件6实时把光信号转化为电信号，传输给单片机，单片机将接收的信号与预设数值比较，当数值较小的时候便输出故障信号，从而判断LED光粒的光衰情况，可以在光衰严重或者其他情况造成光强不够而影响设备正常监控的情况下，自动告知后台；
具体地，在发射镜筒支架8上开设有贯穿至发射镜筒2内光路腔体的通孔，导光柱7镶嵌在通孔内，光感器件6安装在导光柱7上方。
实施例4：
在实施例1的基础上，所述LED线路板4上与LED灯粒相对的一侧设置有温控开关5，所述温控开关5与设备主体内主控板上的单片机进行通信连接，所述单片机与LED灯粒的电源驱动单元进行连接。
温控开关5为常开或者常闭，动作温度在45-75℃之间选择，此温度根据设备长期运行环境温度来定；当温度过高时，温度开关5将开关信号传输至单片机内，单片机控制LED灯粒的电源驱动单元断开，从而能够防止由某种故障引起LED灯粒发热严重，导致LED灯粒损坏情况的发生，起到保护LED灯粒的作用。
实施例5：
在实施例1的基础上，两个接收镜筒11上设置有接收镜筒支架14；接收镜筒支架14材质可以是四氟乙烯硬质塑料，也可以是铝合金或者其他材质金属；
所述接收固定件包括若干根接收固定螺栓15，所述设备主体0内侧壁面上设置有与相应接收固定螺栓15进行螺纹配合的第二螺纹孔，所述传感器线路板10上、接收镜筒支架14上设置有与相应接收固定螺栓15进行配合的第二连接孔；
所述接收镜筒支架14与传感器线路板10之间的接收固定螺栓15上设置有用来压紧接收镜筒支架14的第三螺母1501；
所述传感器线路板10另一侧的接收固定螺栓15上设置有用来压紧传感器线路板10的第四螺母1502。
如实施例5中所述的基于荧光激发的溢油监测发射接收装置中接收部的安装方法，包括以下步骤：
步骤21：在接收固定螺栓15上旋上第四螺母1502；
步骤22：将接收固定螺栓15的端部穿过传感器线路板10上相应的第二连接孔；
步骤23：在接收固定螺栓15上旋上第三螺母1501；
步骤24：将接收固定螺栓15的端部穿过接收镜筒支架14上相应的第二连接孔；
步骤25：接收固定螺栓15的端部与设备主体壁面上相应的第二螺纹孔进行螺纹配合；
步骤26：将第三螺母1501旋至压紧接收镜筒支架14；
步骤27：将第四螺母1502旋至压紧传感器线路板10。
即本申请通过接收固定螺栓15、第三螺母1501、第四螺母1502就实现了接收部的安装，机械结构简单、组装拆卸简便。
实施例6：
在实施例1的基础上，所述固定板1与设备主体0的外侧之间设置有密封垫12，所述密封垫12上设置有一个供发射镜筒2穿过的第三通孔1201；所述密封垫12上设置有两个供接收镜筒11穿过的第四通孔1202；其中密封垫12采用柔性好、抗老化、抗紫外线、抗腐蚀的材料制成。
具体地，所述密封垫12与设备主体0外侧壁面之间的发射镜筒2上套接有O型圈13。
具体地，所述密封垫12与设备主体0外侧壁面之间的接收镜筒11上套接有O型圈13。
其中O型圈13的型号根据各个镜筒的直径来定，O型圈13为耐腐蚀耐紫外线材质，起到填充镜筒和设备开孔之间的间隙作用。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (13)
1.一种基于荧光激发的溢油监测发射接收装置，其特征是，包括与设备主体相连的发射部和接收部；
所述发射部包括LED线路板，所述LED线路板上设置有LED灯粒，所述LED灯粒外部罩有反光杯；所述反光杯的大头端同轴设置发射镜筒，所述发射镜筒的另一端伸到设备主体外部；所述发射部通过发射固定件与设备主体的内侧壁面固定连接；
所述接收部包括传感器线路板，所述传感器线路板上设置有两个光感传感器，每个光感传感器上罩有一个接收镜筒；所述光感传感器与设备主体内主控板上的单片机进行通信连接；所述接收镜筒的一端伸到设备主体外部；所述接收部通过接收固定件与设备主体的内侧壁面固定连接；
所述发射镜筒、接收镜筒伸到设备主体外部的一端设置有固定板；所述固定板与设备主体外侧壁面固定连接；所述固定板上设置有一个供发射镜筒穿过的第一通孔；所述固定板上设置有两个供接收镜筒穿过的第二通孔；两个第二通孔分别位于第一通孔的两侧。
2.如权利要求1所述的基于荧光激发的溢油监测发射接收装置，其特征是，所述固定板的四个直角处通过螺栓与设备主体的外侧壁面固定连接。
3.如权利要求1所述的基于荧光激发的溢油监测发射接收装置，其特征是，所述第一通孔的中心轴线位于两个第二通孔的对称面上。
4.如权利要求1所述的基于荧光激发的溢油监测发射接收装置，其特征是，所述发射镜筒与反光杯相连的一端设置有发射镜筒支架。
5.如权利要求4所述的基于荧光激发的溢油监测发射接收装置，其特征是，所述发射固定件包括若干根发射固定螺栓，所述设备主体内侧壁面上设置有与相应发射固定螺栓进行螺纹配合的第一螺纹孔，所述LED线路板上、发射镜筒支架上设置有与相应发射固定螺栓进行配合的第一连接孔；
所述发射镜筒支架与LED线路板之间的发射固定螺栓上设置有用来压紧发射镜筒支架的第一螺母；
所述LED线路板另一侧的发射固定螺栓上设置有用来压紧LED线路板的第二螺母。
6.如权利要求1所述的基于荧光激发的溢油监测发射接收装置，其特征是，所述发射镜筒支架上设置有导光柱，所述导光柱的轴线与发射镜筒的轴线相垂直；所述导光柱的上部设置有光感器件，所述光感器件与设备主体内主控板上的单片机进行通信连接。
7.如权利要求6所述的基于荧光激发的溢油监测发射接收装置，其特征是，所述发射镜筒支架上开设有贯穿至发射镜筒内光路腔体的通孔，所述导光柱镶嵌在通孔内。
8.如权利要求1所述的基于荧光激发的溢油监测发射接收装置，其特征是，所述LED线路板上与LED灯粒相对的一侧设置有温控开关，所述温控开关与设备主体内主控板上的单片机进行通信连接，所述单片机与LED灯粒的电源驱动单元进行连接。
9.如权利要求1所述的基于荧光激发的溢油监测发射接收装置，其特征是，两个接收镜筒上设置有接收镜筒支架。
10.如权利要求10所述的基于荧光激发的溢油监测发射接收装置，其特征是，所述接收固定件包括若干根接收固定螺栓，所述设备主体内侧壁面上设置有与相应接收固定螺栓进行螺纹配合的第二螺纹孔，所述传感器线路板上、接收镜筒支架上设置有与相应接收固定螺栓进行配合的第二连接孔；
所述接收镜筒支架与传感器线路板之间的接收固定螺栓上设置有用来压紧接收镜筒支架的第三螺母；
所述传感器线路板另一侧的接收固定螺栓上设置有用来压紧传感器线路板的第四螺母。
11.如权利要求1所述的基于荧光激发的溢油监测发射接收装置，其特征是，所述固定板与设备主体的外侧之间设置有密封垫，所述密封垫上设置有一个供发射镜筒穿过的第三通孔；所述密封垫上设置有两个供接收镜筒穿过的第四通孔。
12.如权利要求11所述的基于荧光激发的溢油监测发射接收装置，其特征是，所述密封垫与设备主体外侧壁面之间的发射镜筒上套接有O型圈。
13.如权利要求11所述的基于荧光激发的溢油监测发射接收装置，其特征是，所述密封垫与设备主体外侧壁面之间的接收镜筒上套接有O型圈。
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