CycloneIV系列FPGA作为和核心控制器，由时钟控制模式、激光器模块、视频采集模块、数据存储模块、数据处理模块和显示模块。
点激光：在单晶炉炉体一侧安装激光发射器，激光器投射出一束激光到熔硅液面上，由单晶炉另一侧安装的图像传感器采集液面图像，图像中的激光位置会随着熔硅液位的变化而发生像移，根据这一对应过程通过激光在图像中的位置估计液位值。点激光检测法采用点激光器发射激光，线阵图像传感器采集信息，属于非接触测量法，该方法由于点激光在实际应用时光路容易被单晶炉内的热屏等部件遮挡，安装调试难度加大，而且由于液面存在波动激光点在固定安装的图像传感器采集的图像中可能消失。
线激光：线激光检测方法与点激光检测法测量原理相同，为了克服激光点易在图像中消失影响测量精度，线激光检测法使用的测量工具不同，利用线激光器投射激光线到熔硅液面，由面阵图像传感器接收图像信息，利用激光线在图像传感器中的成像位置与液面位置的对应关系来计算液位。相比于点激光检测法，采用线激光发射器能够获得更多目标的图像特征，即使由于液面波动导致部分光斑在检测图像中丢失，但仍然可以采集到剩余部分激光光斑，提高了检测精度；而面阵图像传感器能够获得液面二维图像，在进行液位估计时能够更多利用空间上的信息。
激光三角法：直射式方案和斜射式方案。直射式是指，激光光源发射的激光束垂直打在被测物体的表面，然后由另一侧的光电传感器接收光斑散射光，该方法适用于表面相对粗糙、散射性能好的被测物体。斜射式是指，由激光器投射一束激光与被测物体表面的法线成一定角度，打到被测物体表面，另一侧光电传感器接收被测物体表面上光斑的散射光和反射光，由光斑位置变化推导出物体表面的位移变化，该方法适用于微位移的光滑表面位移的检测。采用斜射式光路设计可以使光电传感器接收到几乎所有的反射光和散射光，与直射式方案相比斜射式具有灵敏度更高、信噪比更高和成像质量更加稳定的优势。
检测原理： 在单晶炉一侧安装激光发射器，按照光路设计投射出一束激光束在熔硅液面，通过单晶炉另一侧安装的图像传感器采集液面图像，当液面位置发生变化时，传感器所采集到图像中的光斑位置也会随之发生变化，根据这一对应关系计算得到熔硅液面位置。
设光斑在图像传感器接收的图像中移动 距离，根据光学成像原理以及几何三角形相似关系，可以推导出液面位置在竖直方向上变化了 h 距离，如式
若忽略图像传感器梯形畸变等因素引起的非线性关系，液位的变化量 h 和光斑像移可以近似为线性比例关系，在实际应用中通过标定来得到比例系数。
