CN101755193B - 一种光纤燃料检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光学燃料检测系统的方法和设备。光学燃料检测系统包括外管、内管和一组光纤。外管具有反射性内表面，其能够反射光并经配置允许液体燃料进入反射性内表面位于其上的外管内部。内管位于外管内，其中在内管和反射性内表面之间存在一区域。该组光纤固定到内管的外表面上。每个光纤具有芯体，芯体在与反射性内表面相对的光纤的每部分上暴露，并且光纤的折射率比液体燃料的折射率低但比可进入该区域的气态形式的任何气体的折射率高。

Description

一种光纤燃料检测系统

技术领域

本公开一般涉及光纤装置和系统，且具体涉及检测液体的方法和设备。更具体地，本发明涉及检测燃料箱中燃料的方法和设备。

背景技术

飞行员知道飞行器燃料箱中存在的燃料量是重要的。所存在的燃料量可用于验证飞行的燃料消耗。测量飞行器燃料箱中的燃料水平可使用燃料测量系统，如燃料计进行。这些系统包括发送器单元和指示器。发送单元可以是例如连接到可变电阻器的浮标(float)。指示器可以是对燃料箱中存在的燃料量的模拟读出器或数字显示器。

在飞行器中，电容式探针是发送器单元的另一个例子。可在燃料箱中固定多个探针，所述探针中存在低电压电容器。燃料在探针中的电容器之间流动。不同的燃料水平有不同的电容。在这些类型的系统中，电容与燃料箱中燃料的高度成比例。通过接收电容值，可确定燃料箱中存在的燃料量。然而，这类器件要求将这些器件和线路置于燃料箱中。

虽然这些器件是可靠的，但探针有时会发生故障，这时飞行器需要停飞以进行维修。更换一个或更多探针可能需要几天时间。因此，飞行器由于这类维修而不能使用。因此，减少维修需求的检测燃料的方法和设备是有利的。

发明内容

本发明的有利实施例提供了光学燃料检测系统的方法和设备。光学燃料检测系统包括外管、内管、和一组光纤。外管具有能够反射光的反射性内表面，并经配置允许液体燃料进入反射性内表面位于其上的外管内部。内管位于外管内部，其中在反射性内表面和内管之间存在一区域。该组光纤固定在内管的外表面上。每个光纤具有暴露在与反射性内表面相对的光纤每部分上的芯体(core)，且光纤折射率比液体燃料的折射率低但比可进入该区域的气态形式的任何气体的折射率高。

在本发明另一个有利实施例中，光纤设备包括细长外壳和一组光纤。细长外壳具有能够允许液体进入其内部的套筒和位于套筒内的内元件，其中在内元件的表面和套筒内表面之间有一区域。一组光纤固定在细长外壳内。该组光纤中每个光纤具有芯体和涂层，其中部分芯体沿着该组光纤中的每个光纤的长度暴露，且其中该部分面向细长外壳内的反射性表面，且其中所述反射性表面能够反射光。

在本发明又一个有利实施例中，提供了检测液体的方法。将光信号发送给光纤检测器，该光纤检测器包括：套筒，该套筒内部上具有反射性内表面，其能够反射光并能够允许液体进入内部；位于套筒内部的内元件，其中在内元件的表面和反射内表面之间有一区域；一组沿内元件表面固定的光纤；其中该组光纤中的每个光纤具有内部芯体和涂层，其中部分内部芯体沿该组光纤中的每个光纤长度暴露，其中该部分面向反射性内表面。接收对光信号的响应以形成接收的响应。处理该响应从而检测液体。

可在本公开各实施例中独立实现各种特征、功能和优点或可以在其它实施例中实现各种特征、功能和优点的组合，其中进一步的细节可参看下面的说明和附图。

附图说明

本发明的新颖特征在权利要求中给出。然而，本发明自身、优选使用模式、进一步的目标和优点可参考结合附图阅读的本公开的有利实施例的详细说明得到最佳理解，其中：

图1是示出飞机制造和维护方法的示图，其中可实现有利实施例。

图2是按照有利实施例的飞行器的方框图；

图3是图示按照有利实施例的光纤燃料检测系统的示图；

图4是按照本发明所示实施例的数据处理系统的示图；

图5是示出按照有利实施例的光纤检测器位置的示图；

图6是按照有利实施例的光纤燃料检测器的示图；

图7是按照有利实施例的光纤检测器的横截面示图；

图8是按照有利实施例的光缆横截面示图；

图9是按照有利实施例的燃料箱中光纤燃料检测器的示图；

图10是按照有利实施例制造光纤检测器的过程流程图；

图11是按照有利实施例识别燃料箱中存在的燃料量的过程流程图；以及

图12是按照有利实施例检测是否存在燃料的过程的流程图。

具体实施方式

更具体地参考附图，本公开的实施例是结合如图1所示的飞行器制造和维护方法100和如图2所示的飞行器200进行说明的。首先看图1，示出根据有利实施例说明飞行器制造和维护方法的示图。在预制造过程中，示例性飞行器制造和维护方法100可包括图2中飞行器200的详细说明和设计102以及材料获取104。在制造过程中，进行图2所示的飞行器200的组件和部件制造106以及系统集成108。然后，图2中飞行器200可经历检验与交付110，以便投入使用112。在客户使用过程中，要安排图2中飞行器200进行日常保养和维护114，这可包括修改、再配置、整修、和其他保养或维护。

飞行器制造和维护方法100的每个过程由系统集成者、第三方和/或运营者完成或执行。在这些例子中，运营者可以是客户。为了说明的目的，系统集成者可包括、不限于任意数目的飞行器制造商和主系统次承包商；第三方可包括、不限于任意数目的卖主、次承包商和供应商；且运营者可以是航空公司、租赁公司、军事实体、维护组织，等等。

参考图2，其示出可实现有利实施例的飞行器示图。在该例子中，飞行器200是以图1中飞行器制造和维护方法100生产的，并可包括机身202，系统204中的多个系统和内部206。系统204的例子包括推进系统208，电气系统210，液压系统212，环境系统214和燃料系统216中的一个或更多。也可包括任意数目的其他系统。虽然以航天领域例子示出，但本发明原理可用于其他工业，如汽车工业。

本文实施的设备和方法可在图1中生产和维护方法100的任意一个或更多阶段中采用。例如，图1中组件和部件制造106中生产的组件或部件可以以类似于飞行器200在图1中使用112时生产的组件或部件的方式来制造。而且，例如通过显著加速飞行器200的组装或降低飞行器的成本，可在生产阶段中利用一个或更多设备实施例、方法实施例或其组合，生产阶段例如是图1中组件和部件制造106和系统集成108。类似地，可以在所示飞行器200在图1使用112中的同时利用一个或更多设备实施例、方法实施例或其组合，例如但不限于图1中的保养和维护114。在一个示例性例子中，有利实施例中的光纤装置可在燃料系统216或液压系统212中实施。不同实施例可用于需要检测液体的存在或液体量的任何应用中。

不同有利实施例承认当前燃料系统使用电容探针测量燃料箱中的液体燃料水平。电容探针包含伸入燃料箱的组件和线路。不同实施例也承认当前电容式燃料检测探针并且其线路偶尔会有故障，需要在维护中花费时间和精力来更换。这些类型的系统也对飞行器的重量有影响。

因此，不同有利实施例提供使用光纤检测器检测液体的方法和设备。在一个实施例中，光纤设备包括套筒、内元件和一组光纤。套筒具有在其内部上的反射性内表面，其能够反射光以及允许液体进入套筒内部。

内元件位于套筒内，其中在内元件表面和套筒的反射性内表面之间有一区域。进一步，该组光纤是一组沿内元件表面固定的一个或更多光纤。每个光纤具有芯体和涂层，其中部分芯体沿每个光纤的长度暴露。在这些例子中，该部分面向反射性内表面。

套筒是具有通道的细长元件。在这些例子中，套筒采用管形式。在这些例子中，内元件采用具有通道的细长元件的形式。该内元件可以是，例如位于套筒内的管以便套筒和内元件彼此同心。在其他例子中，该内元件可以是无通道的细长元件，如杆。

在不同示例性实施例中，光纤检测器可采用不同形式。例如，光纤检测器可以是用于检测是否存在燃料的光纤燃料存在传感器。在其他例子和实施例中，光纤检测器可以是光纤燃料探针，其可用来识别燃料箱中存在的燃料量。

下面参考图3，示出根据有利实施例说明光纤燃料检测系统的示图。在所示例子中，光纤燃料检测系统300包括光纤检测器302，光时域反射仪单元304和燃料信息系统306。光纤检测器302位于燃料箱308中。

光纤检测器302是一组一个或更多光纤检测器。光纤检测器302可用来识别或感测燃料箱308内有无燃料。此外或可替换地，光纤检测器302可用来识别燃料箱308内存在的燃料量。

光时域反射仪单元304经光纤总线310连接到光纤检测器302，光纤总线可含一个或更多光缆。根据特定实施，光纤总线310可以是作为光纤检测器302部件的光纤缆线的连续或延伸。光时域反射仪单元304经光纤总线310传输光信号312。该单元测量作为响应314的自燃料箱308中的光纤检测器302传输的光信号312的往返时间。光时域反射仪单元304仅需要少量光来检测响应314。例如，响应314可以仅是光信号312强度的0.1％。在某些实施例中，与光信号312相比，光时域反射仪单元304也可经修改而包括识别响应314强度的软件和/或硬件。利用该数据，光时域反射仪单元304可发送响应314和/或其他信息，如往返时间，给燃料信息系统306以供处理。

燃料信息系统306是处理光时域反射仪单元304接收的信息和响应的设备或装置。该处理可包括，例如以类似于示波器上所示的形式呈现响应314。在其他例子中，燃料信息系统306可呈现信息，该信息可根据光时域反射仪单元304返回的数据识别存在于燃料箱308内的燃料量。此外，这些例子中，燃料箱308中有无燃料也可通过燃料信息系统306识别。

燃料信息系统306可以是计算机或位于飞行器上的飞行控制系统的部件，飞行器如图2中的飞行器200。在识别燃料箱308中燃料量的过程中，燃料信息系统306可包括不同过程从而通过光纤检测器302在燃料箱308内的适当放置来计算不规则形状的燃料箱中存在的燃料量。燃料信息系统306可包括考虑燃料箱308的形状从而确定燃料箱308内剩余燃料量的过程。进一步，燃料信息系统306也可执行校准过程从而在首次使用前形成基线(baseline)或保持燃料读数的精度。燃料信息系统306提供的读数可在呈现前进行积分或平均化，并可以以不同的时间间隔来提供。

在这些例子中，光纤检测器302用来检测燃料箱308中的燃料。在其他有利实施例中，光纤检测器302可用来检测其他液体。例如，光纤检测器302可用来检测容器中是否存在水或液压系统的贮液器中是否存在液压流体。提供检测燃料箱中燃料的示图是为了说明的目的，而不是限制可使用光纤检测器302的方式。

现在参考图4，按照本发明所示实施例绘出数据处理系统的示图是。在该示例中，数据处理系统400包括通信结构402，其提供处理器单元404、存储器406、永久存储器408、通信单元410、输入/输出(I/O)单元412和显示器414之间的通信。数据处理系统400可用于实现图3中的燃料信息系统306。特别地，图3中燃料信息系统306的过程可以以数据处理系统400上的指令或计算机可用程序代码来执行，从而检测液体。在所示实施例中，液体的检测可包括识别存在的液体量、存在液体和/或不存在液体。

处理器单元404用来执行可加载到存储器406中的软件指令。根据特定实施，处理器单元404可以是一组一个或更多处理器，或者可以是多处理器内核(a multi-processor core)。进一步，处理器单元404可以利用一个或更多异构型处理器系统实现，在异构型处理器系统中主处理器和从处理器在单个芯片上。作为另一个说明性例子，处理器单元404可以是含多个相同类型处理器的对称多处理器系统。

这些例子中，存储器406可以是例如随机存取存储器。永久存储器408可根据特定实施采用不同形式。例如，永久存储器408可包含一个或更多组件或装置。例如，永久存储器408可以是硬驱动器、闪存、可重写光盘、可重写磁带或上述某些组合。永久存储器408使用的介质是可拆卸的。例如可拆卸式硬驱动器可用于永久存储器408。

在这些例子中，通信单元410提供与其他数据处理系统或装置的通信。在这些例子中，通信单元410是网络接口卡。通信单元410可通过使用物理通信链路或无线通信链路或这两种通信链路来提供通信。

输入/输出单元412允许与连接到数据处理系统400的其他装置进行数据的输入与输出。例如，输入/输出单元412可提供连接供用户经键盘和鼠标输入。进一步，输入/输出单元412可发送输出到打印机。显示适配器414提供向用户显示信息的机构。显示适配器414可连接到飞行器上驾驶员座舱和/或机组成员工作站内的显示器。在这些例子中，输入/输出单元412可用来接收来自图3中光时域反射仪单元304的信息。进一步，该组件也可用来控制将信号从图3中光时域反射仪单元304发送到图3中光纤检测器302。

操作系统和应用程序的指令或程序位于永久存储器408上。这些指令可加载到存储器406中以便由处理器单元404执行。不同实施例的过程可由处理器单元404利用计算机实施的指令来执行，该指令可位于存储器中，如存储器406。这些指令被称为计算机可用程序代码或计算机可读程序代码，可由在处理器单元404中的处理器读取和执行。计算机可读程序代码可包含在不同物理或有形计算机可读介质上，如存储器406或永久存储器408。

现在参考图5，示出了根据有利实施例说明的光纤检测器位置的示图。在该特定例子中，燃料箱500具有不规则形状。燃料箱500可由于其位置而具有不规则形状。例如，燃料箱500可位于飞行器的机翼或其他区域。此外，不规则形状可由于燃料箱500的不同部件彼此互连导致。飞行器使用燃料时，燃料可以从一个部件泵送到另一个部件。

在该例子中，光纤检测器502、504、506、508和510存在于燃料箱500中。如图所示，燃料箱500被部分填充，在部件512和514中有液体。在燃料箱500的部件516中气体或燃料不足。

光纤检测器502和504用来识别或确定燃料箱500中的燃料量。光纤检测器506、508和510用来检测燃料箱500中的不同部件中存在和/或不存在燃料。

光纤检测器508可用来确定何时燃料箱500是满的。该类检测在给飞行器补给燃料时是有用的。光纤检测器506和光纤检测器510用来确定燃料箱500的不同部分中何时不再存在燃料。这些类型的检测器设置在燃料箱500中的不同部分从而确定何时这些部分不再有燃料。当然，根据特定实施例，如果存在光纤检测器502和504，则其可用于相同目的。

对于燃料箱500，图5中所示配置仅为示例目的给出，而非限制可实现光纤检测器的架构。不同例子中所示的不同光纤检测器可与任何类型容器，敞开的或封闭的，一起使用。

现在参考图6，光纤燃料检测器示图是按照有利实施例示出的。在该例子中，光纤检测器600是可用在图3中光纤检测器302中的光纤检测器的例子。光纤检测器600包括管部件602，管部件602在该例子中包括内管604和外管606。在该例子中，外管606在端部602是开口的从而允许液体进入外管606。虽然在这些例子中，在端部602示出单个开口或出口从而允许液体进入外管606，但是可使用不同位置用于出口。进一步，根据特定实施，也可沿外管606长度配置或形成多个开口或出口。光纤检测器600也可包括固定部件608，其提供一种将光检测器固定到一个部件或组件如燃料箱的结构。固定部件608也可提供连接器以将光纤检测器600连接到光缆，如光缆610。

在该例子中，一组光纤(未示出)位于管部件602内。该组光纤是一个或更多光纤。光纤是设计用来沿其长度以传播的形式导引光的纤维或缆线。这些纤维可由玻璃或塑料纤维制成，且信号可在光纤中传输。

在该例子中，光纤检测器600连接到光缆610。光缆600包含一组光纤。该组光纤是一个或更多纤维。光缆610可以是独立缆线，其连接到管部件602内的该组光纤。可替换地，在这些例子中，光缆610可以是管部件602内该组光纤的延伸或继续。

现在参考图7，示出根据有利实施例说明的光纤检测器的横截面。在该例子中，横截面是沿图6中线7-7截取的。管部件602包括外管606和内管604。所示光纤704、706和708纵向固定在管部件602内。光纤704、706和708固定到内管604的表面710。在这些例子中，外管606和内管604是两个同心管。在这些例子中，外管606一端是开口的从而允许液体进入内管604的表面710与外管606的表面714之间的区域712。

在这些例子中，表面714是反射性表面。在这些例子中，表面710是非反射性的。当然，根据特定实施，表面710也可是反射性的。进一步，光纤704、706和708的表面716、718和720的部分在面对外管606的表面714的一侧或与外管606的表面714垂直的周围被构造或被除去。这些光纤的表面或涂层沿着可能暴露于液体的光纤的整个长度或部分长度被除去。

在这些例子中，为校准的目的可配置或包括单个光纤。该类光纤并不去除其任何涂层，或者可去除其涂层而在该光纤的端部装配反射体。在其他实施例中，即使没有液体，所有不同光纤可在端部装配反射体，从而提供返回信号用于校准光燃料测量系统。

虽然所示外管66是圆柱形的，但也可使用具有不同形状的其他类型的套筒。例如，套筒的横截面可以是五角形的、六角形的或八角形的，来代替圆形。内管604的横截面形状也可以改变。进一步，根据实施，内管604可采用其他形式。例如，根据实施，也可使用杆或实心元件。

在这些例子中，套筒和内管的形状可彼此不同或可以相同。为横截面所选的特定形状是为了使内管可装配在外套筒内并允许光纤与反射表面对准，该反射表面与光纤固定于其上的表面相对。

而且，所用光纤的数目可根据实施而改变。可以仅使用一根光纤，或可以使用五根光纤。通过确定是否所有结果接近同一结果，附加的多根光纤可有助于提供冗余和误差校验。

现在参考图8，示出根据有利实施例说明光纤缆线的横截面的示图。在该例子中，光纤800是光纤例子，如图7中光纤704、706或708。光纤800连接到内管804的表面802，内管804类似于图7中的内管604。光纤800具有芯体806和涂层808。芯体806是沿光纤800的长度传播光信号的传导芯体。涂层808经配置允许沿芯体806的光传播反射或反弹，以便光不会逸出芯体806。

然而，在这些例子中，涂层808不覆盖芯体806的整个部分。相反，也可以没有面向外管812的表面810的涂层808的部分。可以将涂层808的该部分去除或者光纤800可以以该构型制造。

在所示例子中，去除光纤800中约一半涂层808或不存在一半涂层808。去除的涂层808的量可根据特定实施而改变。根据特定实施，可暴露芯体806的额外或更少部分。在这些例子中，选择折射率比可能存在于燃料箱中任何气态气氛(gaseous atmosphere)的折射率高的光纤800。

该折射率被设定为比燃料的折射率低。当然，对于其他实施，如果使用其他液体，则所选折射率比要检测的液体的折射率低。选择光纤800的折射率是为了防止或最小化从光纤暴露部分逸出的光，除非光纤被液体覆盖。当部分光纤800被液体覆盖时，沿光纤800传播的光信号经液体传播到表面810并反射回芯体806并传回光时域反射仪单元。

表面810可以多种不同方式制成具有反射性。例如，可以在外管812的表面810上涂覆高度抛光的铝表面。在另一个例子中，外管812可具有铬镀层。进一步，外管812和内管804的复合可采用各种形式。在这些例子中，复合材料可用于这些管。在其他实施中，根据重量考虑，所述管可用其他材料制成，如铝。

表面810和芯体806之间的距离814也可根据特定实施而改变。在这些例子中，选择距离814是为了防止通过单液滴(single drop)桥接(bridging)表面从而防止错误识别燃料箱中燃料的存在或错误识别燃料箱中的燃料量。在这些例子中，为校准的目的可配置或包括单个光纤。该类光纤不会去除其任何涂层，或者去除其涂层而在端部装配反射体。在其他实施中，即使不存在用于校准光燃料测量系统的液体，所有不同光纤仍可在光纤端部装配反射体从而提供返回信号。

接下来参考图9，示出根据有利实施例说明燃料箱中的光纤燃料检测器的示图。光纤检测器900可利用光纤检测器来实施，如图6中的光纤检测器600。在该例子中，光纤检测器900位于容器如燃料箱902的内部。液体燃料存在于燃料箱902的部件904内。在这些所示例子中，气态燃料存在于部件906中。部件904中的液体和部件906中的气体间的分界面是表面908。

在这些例子中，光时域反射仪单元910沿路径913经光缆914发送光信号912到光纤检测器900中的管部件915中。光信号912沿路径913在连接到内管918的光纤916内传播，直到光信号912碰到表面908。

当光信号912碰到表面908时，光信号912沿路径913传播、穿过表面908到达外管924的表面922。光信号912被表面922反射，向回传播穿过表面908，并沿路径913在光纤916中传播通过光缆914到达光时域反射仪单元910。该例子中仅示出单个光纤是为了说明光信号912沿示例路径913传播。

在这些例子中，光信号912在部件904中的液体表面908发生反射，因为光纤折射率低于部件904中液体的折射率。如果液体折射率等于光纤的折射率，则光信号912将从光纤进入液体。光纤折射率选择为高于可能进入管部件915内区域的任何气体的折射率。该折射率选择为低于液体折射率，从而当碰到液体表面时，光信号912将沿表面传播而非继续沿光纤916传播。该折射率选择为高于部件906中气体的折射率，从而保持光信号912在暴露的芯体中传播同时避免光信号912的损耗。

在该例子中，光信号912行经距离926，该距离小于距离928，该距离928是光纤检测器900内光纤918的长度。基于自光时域反射仪单元910开始经过光缆914和距离928以及返回距离所花费的时间，光时域反射仪单元910识别来往光纤检测器900的距离。当燃料箱902中不存在液体时，可将该距离与预期距离进行比较。

在这些例子中，当没有燃料时，光信号912行经光缆914和管部件915内的光纤的整个长度，并返回到光时域反射仪单元910。光信号912沿着距离928的传播可用来校准测量系统，并可用来确定何时燃料箱902是空的。如果光缆914中的光纤在这些光纤的端部具有反射体，则会发生该类校准。在其他实施例中，如果在其他光纤端部的反射体不是必须的，则可包括仅用于校准的单个光纤。通过这种方式，燃料箱902内的燃料量可通过计算光在光时域反射仪单元910和光纤检测器900之间行进所用时间之间的差来识别。

如果光纤检测器900用来检测液体的存在和/或不存在，则光纤检测器900配置成在不存在液体时光信号912不返回。如果光纤916的整个部分均不浸入液体从而引起光信号912在上述路径中传播，则视为不存在液体。可替换地，如果光信号912返回，则光信号912的强度或强度程度是指示存在液体的水平。

下面参考图10，制造光纤检测器过程的流程图是按照有利实施例示出的。

该过程从在内管的外表面上安装一组光纤(操作1000)开始。根据特定实施例，该组光纤可以是一个或更多光纤。

之后，该过程将内管部件连接到固定部件上(操作1002)。然后，该过程使外管在内管上滑动并连接外管到固定部件(操作1004)，此后该过程结束。在这些例子中，外管配置有一个或更多出口以允许液体进入内管和外管之间的区域。

接着参考图11，识别燃料箱中存在的燃料量过程的流程图是按照有利实施例示出的。图11中所示过程可在数据处理系统中实现，如图4中的数据处理系统400。

该过程从发送光脉冲通过光纤检测器开始(操作1100)。操作1100可通过发送信号给光时域反射仪单元以产生光脉冲来实现，光时域反射仪单元如图3中光时域反射仪单元304。然后，检测光脉冲被反射回的时间(操作1102)。

之后，检测的时间用于计算路径长度(操作1104)。如果燃料未导致光脉冲在路径中较早反射回，则光脉冲传播的路径长度可通过比较实际时间和行经光纤检测器整个长度所需的时间来确定。然后识别存在的燃料量(操作1106)，之后该过程结束。可利用当前与电容检测器一起使用的不同过程和算法来识别存在的燃料。

现在参考图12，检测燃料存在的过程流程图根据有利实施例示出。图12中所示过程可在数据处理系统中实现，如图4中的数据处理系统400。

该过程通过发送光脉冲通过光缆开始(操作1200)。然后，确定是否检测到返回信号(操作1202)。在这些例子中，如果响应超过光的某阈值水平，则检测到返回信号。如果不存在燃料，则光行经光缆，且光脉冲要么没有被反射回，要么反射回的光量减少一定的量从而指示不存在燃料。如果检测到返回信号，则指示存在燃料(操作1204)，然后该过程结束。

再参考操作1202，如果没有检测到返回信号，则指示不存在燃料(操作1206)，然后该过程结束。

图12中所示过程也可在用于识别存在的燃料量的检测器中实现。如果没有燃料，则不返回信号。

在这些例子中，管子用于减少飞行器的重量。不同光检测器可设置在燃料箱中的不同位置或设置在多个不同的燃料箱中。例如，飞行器可具有四个到五个以一定顺序被耗尽的燃料箱。而且，对燃料箱的燃料补给也是以一定顺序进行的。

在这些例子中，探针的长度可根据用途而改变。当用作检测是否存在燃料的传感器时，光纤检测器可以只有0.25英寸长。当用来识别存在的燃料量时，光纤检测器可以为例如5到6英尺长。

因此，不同实施例提供检测液体的方法和设备。检测的可以是液体是否存在或液体的量。光信号被发送到光纤检测器，该光纤检测器包括：套筒，在套筒内部具有能够反射光并能够允许液体进入内部的反射性内表面；位于套筒内的内元件，其中在内元件的表面和反射内表面之间有一定区域；一组沿内元件表面固定的光纤，其中该组光纤中每个光纤具有内部芯体和涂层，其中部分内部芯体沿着该组光纤中每个光纤的长度暴露，其中该部分面向反射内表面。对光信号的响应被接收以形成接收的响应。该响应被处理以检测液体。

与当前可用燃料检测系统相比，不同有利实施例允许用以重量较轻的材料制造的探针来检测液体。进一步，不同有利实施例可提供更可靠的系统，因为位于容器如燃料箱中的组件不太可能会发生故障。用在不同实施例中的光纤没有电容燃料检测系统可能发生的腐蚀问题。因此，减少了更换燃料检测器所需的时间和花费。

为了例示和说明的目的给出了不同有利实施例的说明，但这不是为了以所公开的形式穷举或限制本发明。许多修改和变化对本领域技术人员来说是显然的。进一步，与其他有利实施例相比，不同有利实施例可提供不同优点。例如，虽然说明的实施例示出固定在内管或元件上的光纤，但光纤可固定在外管或套筒上。面向内管或元件的表面的部分光纤可经配置暴露光纤的芯体。在该类实施例中，内管或元件被构造或配置为具有反射性表面，而外管或套筒不必具有反射性内表面。

当然在其他实施例中，光纤可位于外管或套筒的内表面和内管或元件的外表面上。在该类实施例中，这两个表面都配置为反射性的。选择并说明所选实施例是为了最佳地解释本发明的原理，实践应用，并使得本领域其他人员能够理解本发明的各种实施例，这些实施例的修改适于所考虑的特定应用。

Claims (17)

1.一种光学燃料检测系统，其包括：

具有反射性内表面的外管，该内表面能够反射光并经配置为允许液体燃料进入所述外管的内部，所述反射性内表面位于所述外管的内部上；

位于所述外管内的内管，在所述反射性内表面和所述内管之间存在一区域；以及

一组固定在所述内管的外表面上的光纤，其中该组光纤中每个光纤都有芯体，其暴露在每个与所述反射性内表面相对的光纤部分上，并且其中所述光纤的折射率低于所述液体燃料的折射率，但高于可能进入所述区域的气态形式的任何气体的折射率。

2.根据权利要求1所述的光学燃料检测系统，其中所述光学燃料检测系统用于识别燃料箱中的燃料量。

3.根据权利要求1所述的光学燃料检测系统，进一步包括：

能够发送和接收光信号的光时域反射仪单元。

4.一种光纤设备，其包括：

细长外壳，其具有能够允许液体进入其内部的套筒和位于所述套筒内的内元件，其中在所述内元件的表面和所述套筒的内表面之间存在一区域；以及

固定在所述细长外壳内的一组光纤，其中该组光纤内的每个光纤具有芯体和涂层，其中所述芯体的一部分沿该组光纤内每个光纤的长度暴露，且其中该部分面向所述细长外壳内的反射性表面，且其中所述反射性表面能够反射光，其中所述光纤的折射率低于所述液体的折射率。

5.根据权利要求4所述的光纤设备，其中所述反射性表面是所述套筒的所述内表面，且其中该组光纤固定在所述内元件的表面上。

6.根据权利要求4所述的光纤设备，其中所述反射性表面是所述内元件的表面，且该组光纤固定在所述套筒的内表面上。

7.根据权利要求4所述的光纤设备，其中所述反射性表面包括所述套筒的内表面和所述内元件的表面，且其中该组光纤的第一部分固定在所述内元件的表面上且该组光纤的第二部分固定在所述套筒的内表面上。

8.根据权利要求4所述的光纤设备，其中该组光纤中的每个光纤的折射率小于所述区域中存在的液体的折射率。

9.根据权利要求8所述的光纤设备，其中该组光纤中的每个光纤的折射率大于所述区域中存在的气体的折射率。

10.根据权利要求4所述的光纤设备，进一步包括：

容器，其中所述套筒固定在所述容器中。

11.根据权利要求10所述的光纤设备，进一步包括：

光脉冲产生单元，其连接到该组光纤，能够产生光脉冲，并且能够接收响应和测量光信号传播时间。

12.根据权利要求11所述的光纤设备，进一步包括：

数据处理系统，其连接到所述光脉冲产生单元，其中所述数据处理系统响应所述光脉冲产生单元接收响应而识别燃料箱中液体的量。

13.根据权利要求4所述的光纤设备，其中所述区域在该组光纤和所述反射性表面之间提供间隙，该间隙足够大以防止所述反射性表面和该组光纤之间的液滴桥接。

14.根据权利要求4所述的光纤设备，其中所述内元件是管子和杆中的一个。

15.一种检测液体的方法，所述方法包括：

发送光信号到光纤检测器，所述光纤检测器包括：

套筒，在其内部具有反射性内表面，该反射性内表面能够反射光并能够允许所述液体进入所述内部；

内元件，其位于所述套筒内，其中在所述内元件的表面和所述反射性内表面之间有一区域；和

一组光纤，其沿所述内元件的所述表面固定，其中该组光纤中的每个光纤具有内部芯体和涂层，其中所述内部芯体的一部分沿该组光纤中的每个光纤的长度暴露，其中该部分面向所述反射性内表面；

接收对所述光信号的响应从而形成接收的响应；以及

处理所述响应以检测所述液体，

其中所述光纤的折射率低于所述液体的折射率。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述处理步骤包括：

响应所述接收的响应，确定光信号传播时间从而形成测量的光信号传播时间；以及

根据所述测量的光信号传播时间，识别容器中存在的液体量。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述处理步骤包括：

根据所述接收的响应，识别所述液体的存在；

根据不存在所述接收的响应识别所述液体的不存在。

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