CN102538909A - 光纤测量液位装置 - Google Patents

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吕植勇
王龙青
刘克中
罗广
刘湘
易俊威
彭小玓
付姗姗
李博文
查章鹏
倪琳轩
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Abstract

本发明提供的光纤测量液位装置，其结构是：主要由甲板（1）、浮子（3）、导管（4）组成，其中：导管（4）的上端穿过甲板（1）上的圆孔后，用螺帽将导管（4）和甲板（1）连接起来，保持导管（4）不会移动，同时导管（4）两侧分别挖了导轮槽（7）；浮子（3）装在导管（4）内。本发明在空间较小的情况下，实现对液位的测量，而且不需要很大的机械辅助装置，从而能够克服传统液位测试装置占空间较大，在某些场合加装非常不便的不足；通过光纤发出激光和利用该激光特性及检测到接收的光特性变化，来测量发射端到液面的距离，以此获取液位，并且不受对象结晶、固化的影响，测量结果直观方便。

Description

光纤测量液位装置
技术领域
本发明涉及测量装置领域，尤其是涉及一种光纤测量液位装置。
背景技术
目前，采用的光纤液位测量装置都是采用浮漂加光纤计数对危化品的液位进行测量，需要的机械辅助装置比较大，需要用钢丝绳将浮漂带动和光纤计数旋转轮计数，对某些特种空间加装非常不方便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：采用一种光纤测量液位装置，以克服上述现有技术存在的缺陷。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：
本发明提供的光纤测量液位装置，主要由甲板、浮子、导管组成，其中：导管的上端穿过甲板上的圆孔后，用螺帽将导管和甲板连接起来，保持导管不会移动，同时导管两侧分别挖了导轮槽；浮子装在导管内。
所述浮子由一个圆柱体和一个椎体组成，二者连为一体。在所述椎体顶部被切平处，嵌进去一个直角反射棱镜，测量激光经过反复N此之后精度提高2（N-1）倍；这个椎体的斜面是保证水不会流到直角反射三棱镜去的回浪槽；在所述圆柱体的两侧安装有两个导轮，使得浮子依靠导轮在导轮槽内只有上下移动，保证发射和反射的光纤能正确对准，不因为浮子旋转造成直角反射三棱镜错位，造成测量接受装置接收不到反射激光光线。
本发明提供的上述的光纤测量液位装置，其用于测量舱内危险品的液位。
所述光纤测量液位装置在测量   液位时，其方法可以包括以下步骤：
第一步，先把光纤测量液位装置，特别是导管部分伸入到装有危化品的舱内；
第二步，把光纤测量液位装置的甲板部分固定在舱井处；
第三步，开启激光发送装置，根据上述原理计算得待液位离甲板的距离L1：
L1=Φ/2*π*T*C/N，
式中：T是光信号的周期，C是光在真空中的传播速度，N表示光束在装置内来回反射的次数；
第四步，查装有危化品的船舱的深度H；
第五步，计算得液位L，L=H-L1；
经过上述步骤，实现对舱内危险品的液位的测量。 
本发明与现有技术相比具有以下的主要的优点：
其一，本装置可以制成100cm*30cm*120cm的空间尺寸，因而在空间较小的情况下，实现对液位的测量，而且不需要很大的机械辅助装置，从而能够克服传统液位测试装置占空间较大，在某些场合加装非常不便的不足。
其二. 通过光纤发出激光和利用该激光特性及检测到接收的光特性变化，来测量发射端到液面的距离，以此获取液位，因此本方法不受对象结晶、固化的影响，测量结果直观方便。
附图说明
图1是本发明光纤液位测量装置的纵剖面构造图。
图2是图1中发射浮体的俯视图。
图3是图1中导管界面剖视图。
图4是本发明光纤测量工作原理示意图。
图5是图1中直角发射棱镜的切面展开视图。
图中：1.甲板，2.螺帽，3.浮子，4.导管，5.直角反射三棱镜，6.导轮，7.导轮槽，8.发射激光光纤，9.激光接收光纤，10.激光束，11.激光反射棱镜，12.回浪槽。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但并不局限于下面所述内容。
本发明提供的光纤测量液位装置，其结构如图1至图5所示，主要由甲板1、浮子3、导管4组成，其中：导管4的上端穿过甲板1上的圆孔后，用螺帽2将导管4和甲板1连接起来，保持导管4不会移动，同时导管4两侧分别挖了导轮槽7。浮子3装在导管4内。
所述浮子3的结构如图2所示：其由一个圆柱体和一个椎体组成，二者连为一体。在所述椎体顶部被切平处，嵌进去一个直角反射棱镜5；这个椎体的斜面是回浪槽12，以保证水不会流到直角反射三棱镜5去，影响光纤的反射，从而防止降低测量精度。在所述圆柱体的两侧安装有两个导轮6，使得浮子3能够在导管内依靠导轮，在导轮槽内只有的上下移动。
所述导管4设有导轮槽7（图3），该导轮槽一方面能够使得管内压强和管外压强相等，另一方面能够使得浮子3在受到水的浮力的时候，两侧的导轮6能够沿着导轮槽7上下移动，从而保证浮子和水位之间的相对关系。
所述直角发射三棱镜5，其作用是：参见图5，利用多次平均减少误差的原理，增加光发射的次数，来增大相移差Φ，达到减少待液位离甲板的距离L误差的目的。
本发明光纤测量液位装置可以制成100cm*30cm*120cm的空间尺寸，因而在空间较小的情况下，实现对液位的测量，而且不需要很大的机械辅助装置，从而能够克服传统液位测试装置占空间较大，在某些场合加装非常不便的不足。
本发明光纤测量工作原理作原理是：参见图4，激光液位解调设备发射激光光纤8，通过光缆向液面发出激光束10，经直角反射三棱镜5发生反射，反射光经激光反射棱镜11返回激光接收光纤9，到光缆耦合装置被收集，通过光缆传输至光电探测器；再与发射光纤的相移的相位角做对比，通过获取此相移差Φ，间接测出激光在测量点与目标间的往返时间；然后根据光速，求出待液位离甲板的距离L1，间接测量出液位L。所述L1=Φ/2*π*T*C/N，其中，T是光信号的周期，C是光在真空中的传播速度，约为3*108m/s，N表示光束在装置内来回反射的次数，由棱镜的特性决定，本光纤测量液位装置N为8。所述L=H-L1,其中，H是指装有危化品的船舱的深度，由船厂家提供的参数，为固定值。
本发明提供的光纤测量液位装置，其工作过程是：第一步，先把光纤测量液位装置中的导管4部分伸入到装有危化品的舱内；第二步，把光纤测量液位装置中甲板部分固定在舱井处；第三步，开启激光发送装置，根据上述原理计算得待液位离甲板的距离L1；第四步，查装有危化品的船舱的深度H；第五步，计算得液位L(L=H-L1)。

Claims (4)

1.一种光纤测量液位装置，其特征是该光纤测量液位装置主要由甲板（1）、浮子（3）、导管（4）组成，其中：导管（4）的上端穿过甲板（1）上的圆孔后，用螺帽将导管（4）和甲板（1）连接起来，保持导管（4）不会移动，同时导管（4）两侧分别挖了导轮槽（7）；浮子（3）装在导管（4）内。
2.根据权利要求1所述的光纤测量液位装置，其特征是所述浮子（3）由一个圆柱体和一个椎体组成，二者连为一体；在所述椎体顶部被切平处，嵌进去一个直角反射棱镜（5）；这个椎体的斜面是保证水不会流到直角反射三棱镜（5）去的回浪槽（12）；在所述圆柱体的两侧安装有两个导轮（6），使得浮子（3）依靠导轮（6）在导轮槽（7）内只有上下移动。
3.权利要求1至2中任一权利要求所述光纤测量液位装置的用途，其用于测量舱内危险品的液位。
4.根据权利要求3所述的用途，其特征是在测量舱内危险品的液位时，其方法是：
第一步，先把光纤测量液位装置，特别是导管（4）部分伸入到装有危化品的舱内；
第二步，把光纤测量液位装置的甲板部分固定在舱井处；
第三步，开启激光发送装置，根据上述原理计算得待液位离甲板的距离L1：
L1=Φ/2*π*T*C/N，
式中：T是光信号的周期，C是光在真空中的传播速度，N表示光束在装置内来回反射的次数；
第四步，查装有危化品的船舱的深度H；
第五步，计算得液位L，L=H-L1；
经过上述步骤，实现对舱内危险品的液位的测量。
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