一种利用马赫泽德干涉技术测量液位的装置 |
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申请号 | CN201611227351.1 | 申请日 | 2016-12-27 | 公开(公告)号 | CN106610309A | 公开(公告)日 | 2017-05-03 |
申请人 | 天津市欧斯曼科技有限公司; | 发明人 | 陈韵; | ||||
摘要 | 该 发明 公开了一种利用 马 赫泽德干涉技术测量液位的装置,包括光纤端面反射镜、测量光纤、柔性载体、参考光纤、 耦合器 、宽带 光源 和光电探测器,其中宽带光源发出C波段的光 信号 , 光信号 经过耦合器分别进入参考光纤和缠绕在柔性载体的测量光纤,光纤长度保持一致,且测量光纤置于液体中,柔性载体放置于容器底部,并固定载体的一个点,参考光纤置于液体外;光信号进入光纤后投射在两路光纤末端的光纤端面反射镜上,然后再按照原路分别反射回耦合器上,并由耦合器汇聚在光电探测器上。利用马赫泽德干涉技术,并利用柔性窄体加测量光纤的方式,提高压 力 的灵敏度,制作出一种安全、简易的液位测量系统。通过柔性载体对压力的敏感性,或增加测量光纤与参考光纤的长度,提高变化条纹的数量,进而测量液体的 密度 ,并反推出液体的剩余量。这种测量设备体积小,且无源防爆,是理想的液位测量系统。 | ||||||
权利要求 | 1.一种利用马赫泽德干涉技术测量液位的装置,其特征在于:包括光纤端面反射镜、测量光纤、柔性载体、参考光纤、耦合器、宽带光源和光电探测器,其中宽带光源发出C波段的光信号,光信号经过耦合器分别进入参考光纤和缠绕在柔性载体的测量光纤,光纤长度保持一致,且测量光纤置于液体中,柔性载体放置于容器底部,并固定载体的一个点,参考光纤置于液体外;光信号进入光纤后投射在两路光纤末端的光纤端面反射镜上,然后再按照原路分别反射回耦合器上,并由耦合器汇聚在光电探测器上。 |
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说明书全文 | 一种利用马赫泽德干涉技术测量液位的装置技术领域[0001]本发明涉及液位测量装置技术领域,特别涉及一种利用马赫泽德干涉技术测量液位的装置。 背景技术[0002] 液位作为一个主要热工参数,其常用的检测方法有多种,随着科技的进步,人们生活空间的扩大,需要液位检测的地方越来越多,环境越来越复杂,技术要求也越高,为此先进的检测技术和仪器随之出现,如光纤传感器、微波传感器等。 [0003] 光纤既可以作为光传输的介质又可作为传感元件,利用光纤进行传感测量是20 世纪70 年代末发展起来的一门新兴技术。与传统的电类传感器、磁类传感器、射线声学类传感器相比,具有许多优点。(1)光纤传感器具有很强的抗干扰能力,可以用于强电磁干扰的环境。(2)光纤传感器灵敏度高、响应速度快、动态范围大,可适用于远距离遥感。(3)光纤传感器具有耐高温、耐腐蚀的优点。(4)光纤传感器是通过光来检测和传输信息的,因而现场可以不用电信号,实现本质防爆,特别适合于石油化工等易燃易爆的行业使用在工业生产中,经常用到储料容器和设备,习惯把容器或设备中液体介质液面的高低,称为液位。光纤随着通信技术的发展,在检测领域的应用也越来越广泛,现已研制开发出了各种类型的光纤传感器,由于它具有很多优点,可用于各种参数的测量,所以在自动控制、在线检测、故障诊断、安全报警等方面具有极为广泛的应用前景。 发明内容[0004] 为克服现有技术中存在的问题,本发明提供了一种利用马赫泽德干涉技术测量液位的装置。 利用马赫泽德干涉技术,并利用柔性窄体加测量光纤的方式,提高压力的灵敏度,制作出一种安全、简易的液位测量系统。通过柔性载体对压力的敏感性,或增加测量光纤与参考光纤的长度,提高变化条纹的数量,进而测量液体的密度,并反推出液体的剩余量。这种测量设备体积小,且无源防爆,是理想的液位测量系统。 [0005] 本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:该种利用马赫泽德干涉技术测量液位的装置,其特征在于:包括光纤端面反射镜、测量光纤、柔性载体、参考光纤、耦合器、宽带光源和光电探测器,其中宽带光源发出C波段的光信号,光信号经过耦合器分别进入参考光纤和缠绕在柔性载体的测量光纤,光纤长度保持一致,且测量光纤置于液体中,柔性载体放置于容器底部,并固定载体的一个点,参考光纤置于液体外;光信号进入光纤后投射在两路光纤末端的光纤端面反射镜上,然后再按照原路分别反射回耦合器上,并由耦合器汇聚在光电探测器上。 [0006] 进一步地,宽带光源为ASE光源或SLD光源或LD光源。 [0007] 进一步地,宽带光源发出C波段的光信号。 [0008] 进一步地,所述的参考光纤和测量光纤均是单模光纤。 [0009] 进一步地,在参考光纤外设有保温及隔震套。 [0010] 综上,本发明的上述技术方案的有益效果如下:利用马赫泽德干涉技术,并利用柔性窄体加测量光纤的方式,提高压力的灵敏度,制作出一种安全、简易的液位测量系统。通过柔性载体对压力的敏感性,或增加测量光纤与参考光纤的长度,提高变化条纹的数量,进而测量液体的密度,并反推出液体的剩余量。这种测量设备体积小,且无源防爆,是理想的液位测量系统。 附图说明 [0011] 图1为本发明的结构示意图。 [0012] 图中:1光纤端面反射镜、2测量光纤、3柔性载体、4参考光纤、5耦合器、6宽带光源、7光电探测器。 具体实施方式[0013] 以下结合附图对本发明的特征和原理进行详细说明,所举实施例仅用于解释本发明,并非以此限定本发明的保护范围。 [0014] 如图1所示,该发明包括光纤端面反射镜1、测量光纤2、柔性载体3、参考光纤4、耦合器5、宽带光源6和光电探测器7,其中宽带光源发出C波段的光信号,光信号经过耦合器分别进入参考光纤和缠绕在柔性载体的测量光纤,光纤长度保持一致,且测量光纤置于液体中,柔性载体放置于容器底部,并固定载体的一个点,参考光纤置于液体外;光信号进入光纤后投射在两路光纤末端的光纤端面反射镜上,然后再按照原路分别反射回耦合器上,并由耦合器汇聚在光电探测器上。 [0015] 所述的参考光纤和测量光纤均是单模光纤。 [0016] 其中宽带光源可以是ASE光源或SLD光源或LD光源,光信号经过耦合器分别进入参考光纤和缠绕在柔性载体的测量光纤,两路光纤长度应保持一致,且测量光纤置于液体中,而参考光纤则置于液体之外,并采取一定的保温及隔震措施,如保温及隔震套。光进入光纤后,投射在两路光纤末端的光纤端面反射镜,然后再按照原路分别反射回耦合器,并由耦合器的输入一路汇聚在光电探测器上,此时光电探测器的信号,就包括了光纤的光程差等长度信号,由于两束光的光程差在相干长度范围内,从而可以探测出一些列干涉条纹信号。此时光电探测器的信号,就是系列干涉条纹信号。在满足相干长度范围内,测量光纤会随着液体压力的变化,而发生长度的微小变化,最终形成变化的干涉条纹。使用中,将柔性载体放置于容器底部,并固定载体的一个点,容器内液体的压力,会使柔性传感部分发生形变,形变会通过柔性表面传递给测量光纤上,这就会导致条纹发生移动,而条纹的变化,则代表了液体的压力变化。利用上述方法制作液位测量结构,解决了传统测量方法的有源问题,增加了测量系统的灵敏度,简化了测量系统。此结构简单,造价低廉。 |