基于0V6630和单片机光纤液位传感电路的研究

BeardRen

摘要:提出了一种基于图像采集芯片0V6630和高速单片机8051f120的数字式绝对码光纤液位传感电路的设计
方法。利用0V6630采集经液位调制的光纤亮暗图像信息,所得图像数据经过8051f120的处理,最终得到准确的液
2 j: g, r# A" j- j2 r+ U+ \. Z位信息,送人显示模块。传感电路具有准确的数据获取能力和高速的数据处理能力,可应用于液位的动态检测与监
控,在汽油、航空煤油等防爆和精度要求高的液位测量领域具有较大的研究价值和意义。
关键词:OV6630芯片;图像处理;单片机;光纤;液位传感电路
4 _, i/ t) B2 Q6 b" h7 D6 O9 b1引言
. g- a4 W5 [1 ?6 @# v继浮子式、电容式、超声波液位传感技术之后,
光纤液位传感技术逐渐成为国内外液位传感领域
的发展方向之一。由于光纤传感器具有抗电磁干
扰耐高温、耐高压和抗腐蚀等特性,可在有毒、核
" ~0 u: m4 u* b' j4 ]0 J+ e辐射等恶劣环境下正常工作,还因具有传输频带
9 Q, s% n% w8 v/ s4 z& h宽、动态范围大、光纤传感器外形没有限制等优势
6 ]; @) b7 a, t而被广泛应用。目前国内光纤液位传感器主要是基
于全内反射原理-I,由反射光量确定敏感元件是否
7 Z% O4 ]3 u- v" V- P接触液体,这种利用光纤受抑全内反射传感器测量
& a+ h2 Y9 I+ V液位的传感器虽然有体积小、重量轻,且能在恶劣
3 ?2 X# c5 R* b2 X3 B/ \$ @& r! l环境下进行非接触式、非破坏性以及远距离测量等
优点,但通常只能进行分立式间断测量或作定点报
0 D+ P4 @: a* f: `+ F+ f' v6 l警之用,不能进行液位连续测量。国外的光纤液位
4 h8 H2 B7 I( ]; c4 {6 h  O/ b传感器的发展相对较快，在点位测量的基础上开拓
' T" }3 [& V" W$ f1 o
) P5 g; m, b% x% I8 L3 {了基于能量损失的连续液位测量传感器,将液位的
“感”与“传”结合实现液位测量，但传感器液位信号
以模拟量形式传输和处理,信号放大精度要求较高。
本文提出的是应用于数字式绝对码光纤液位
. X8 e0 u" M$ ?' M0 k# J! p传感原理的一种基于图像传感器0V6630和高速单
' i* _$ x. I2 O5 M片机8051f120的传感电路,传感器本身无电信号输
0 ~2 r! j) i7 J3 E# N3 o出,具有独特的抗电磁干扰性,优良的防爆安全性,
& K( Q) O9 ^( u耐高低温变化,停电后重新启动不需重新校零,即使
在液面波动时仍能保持全光无电无磁在线液位自动
# I2 `' Y7 L5 |. ~" S检测,且能进行连续液位测量,易于实现遥测遥控远
2 m8 V4 b" V' r, o3 l; x5 n3 V距离测量、损耗低、重量轻，便于使用在环境恶劣的
$ `0 `1 F" J. X+ ^工作现场以及远程控制的测量系统中。应用于该传
  `9 J: M7 p/ K: B2 ]+ m感器的传感电路具有准确的数据获取能力和高速的
数据处理能力，完全能够满足液位的动态检测与监
2 v* [+ G# I+ Z. H控要求,适用于动态精度要求高的液位测量领域。
2光纤液位传感器工作原理
! e8 Q. t8 V; Z  j% q2 ~1 ?9 V7 R光纤液位传感器主要由机械结构模块和传感
电路组成。机械结构模块包括:光源、发送光纤、接

收光纤、带有凹槽的光纤座、挡片与浮子组合而成
# O2 m: T6 g2 A4 b1 t的浮子组件等。传感器工作原理如图1所示。发送
4 c) V( n6 i, i+ t6 V光纤与接收光纤成对排列于光纤座的凹槽两侧,成
5 z! i$ g4 G8 Z( i, P$ P对的发送光纤和接收光纤在凹槽处的两个端面在
$ W2 N, `/ m3 v同一水平位置完全正对，发送光纤的另一个端面
接受LED光源的发射光,根据光纤的传光性能,发
- v: P1 I! J' h/ S" Y3 \3 W  R; u送光纤与接收光纤正对的两端面中间无挡片时,接
收光纤的另-端能接收到光源发出的光线,从而可
由图像采集模块得到“亮”光纤的图像传输到单片机
7 `# ^- v) u2 B$ b4 n  t进行处理;当浮子随液位浮动时挡片随之移动,挡片
) h" b. ]* {6 ]) z将该凹槽处正对的两光纤端面遮挡,接收光纤则不
能接收到光源发出的光线,采集“暗”光纤的图像信
0 c! k4 u1 j9 o8 u. |3 N) c息并处理可得实时的液位信号并送人显示模块。



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由于光纤传感器具有抗电磁干扰耐高温、耐高压和抗腐蚀等特性,可在有毒、核辐射等恶劣环境下正常工作,还因具有传输频带宽、动态范围大、光纤传感器外形没有限制等优势;而被广泛应用