CN105699350A - 一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置 - Google Patents

一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置 Download PDF

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Abstract

一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置，它包括激发光源、Y型光纤、光纤传感探针、检测池以及探测器，Y型光纤的入射端与激发光源相耦合，其接收端与所述探测器连接，光纤传感探针一端与Y型光纤连接，其另一端位于检测池内，其中，该检测装置还包括一个可以过滤油滴和碳氢化合物的样气预处理单元，样气预处理单元一端与检测池连接相通，其另一端用于与燃油箱连接相通。本发明本证安全，可对燃油箱中的油滴及碳氢化合物气体进行处理，不会对传感探头造成污染，适合在燃油箱中复杂环境条件下实时在线测量氧含量。

Description

一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置
技术领域：
本发明涉及一种用于检测燃油箱氧含量的装置，具体讲是一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置。
背景技术：
飞机安全问题一直受到广泛的关注，飞机一旦发生事故将造成重大人员和财产损失。在飞机的所有灾难性事故中，燃油箱爆炸导致的事故占有很高的比例。北约组织军、民用飞机事故调查显示：1141次与失火有关的事故中，主要原因是飞行或坠毁后燃油箱爆炸引起的。防止燃油箱爆炸导致的事故，对于提高民用飞机的安全性和军用飞机的战场生存能力有着重大意义。
飞机燃油箱的上部容易形成燃油和空气的混合物，当燃油和空气混合物达到一定浓度时，因雷电、静电火花、摩擦火花等特殊风险或失效状态，极易引燃飞机油箱起火而发生灾难性爆炸。根据美国联邦航空委员会FAA(FederalAviationAdministration)发布的修正案，控制燃油箱内的平均氧气浓度值小于或等于12％，可认为燃油箱处于不易燃的状态。通过氧气传感器对燃油箱内氧气浓度的实时监测，可监控燃油箱的安全状态。目前，氧含量的测定主要有传统的电化学方法安培法和基于荧光原理的光纤传感方法。传统的电化学安培法主要是通过分析物在电化学反应中对氧的消耗而产生的微小电流进行检测，该方法需要消耗氧且产生电流，存在很大安全隐患，不适用于燃油箱中氧含量测量。与传统的电化学安培法不同，用于基于荧光原理的光纤传感方法中的光纤氧传感器采用全光探头，具有本征安全的特性，且对氧是无损探测，不需消耗氧，适合应用于燃油箱中氧含量的测定。但是，燃油箱中存在晃动产生的油滴、碳氢化合物气体等复杂环境，极易对传感探头造成污染，影响测量结果，而现有的光纤氧传感装置，如申请公布号为CN101713734A和CN103868904A发明申请以及授权公告号为CN203337551U的实用新型专利，均不能满足该复杂环境中氧含量的测定要求。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是，提供一种本证安全，不会对传感探头造成污染，适合在燃油箱中复杂环境条件下实时在线测量氧含量的燃油箱氧含量光纤传感器检测装置。
本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的燃油箱氧含量光纤传感器检测装置，它包括激发光源、Y型光纤、光纤传感探针、检测池以及探测器，Y型光纤的入射端与激发光源相耦合，其接收端与所述探测器连接，光纤传感探针)一端与Y型光纤连接，其另一端位于检测池内，其中，该检测装置还包括一个可以过滤油滴和碳氢化合物的样气预处理单元，样气预处理单元一端与检测池连接相通，其另一端用于与燃油箱连接相通。
采用以上结构后，与现有技术相比，本发明一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置的优点是：针对飞机燃油箱中氧含量复杂的测量环境，本发明设计的光纤氧传感器检测装置对传感部分进行了优化设计，在检测池上连接相通了一个样气预处理单元，该样气预处理单元可以对燃油箱中的油滴和碳氢化合物气体进行过滤处理，从而在保证本发明本证安全的情况下，可防止传感探头受到污染而影响测量结果，使本发明可以较好地在燃油箱中复杂环境条件下实时在线测量氧含量。
优选地，本发明所述的一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置，其中，样气预处理单元包括碳氢化合物过滤器、油滴过滤器、微型泵、第一电磁阀以及第二电磁阀，碳氢化合物过滤器一端与检测池连接相通，其另一端与油滴过滤器连接相通，油滴过滤器通过第一电磁阀与燃油箱连接相通，微型泵一端与检测池连接相通，其另一端通过第二电磁阀与燃油箱连接相通。燃油箱中油气通过微型泵采样把样气抽取到检测池内，样气进入检测池之前依次通过油滴过滤器和碳氢化合物过滤器，对样气中的油滴和碳氢化合物进行过滤处理。
优选地，本发明所述的一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置，其中，油滴过滤器底部与燃油箱之间可设一个回油管，回油管上设有第三电磁阀。回油管用于把样气中过滤掉的油回流到燃油箱中。由于过滤器滤芯对样气中油滴的过滤是物理过程，不会改变油滴中油的成分，所以可以把过滤的油回流到油箱中进行再利用。
优选地，本发明所述的一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置，其中，油滴过滤器包括过滤器壳体、过滤器滤芯及密封板，过滤器滤芯采取可插入设计，并通过密封板和O型密封圈与过滤器壳体密封相连，过滤器壳体的底部设有回油口，过滤器壳体的侧壁上设有样气进气口，过滤器滤芯底部设有滤芯进气口，其顶部设有样气出气口，样气进气口位于滤芯进气口下方。本发明从燃油箱中采集的样气从油滴过滤器的样气进气口进入过滤器壳体内，再通过滤芯进气口进入到过滤器滤芯，最后从过滤器样气出气口出去。该油滴过滤器采用上升气流方式设计，可防止油回流进入样气中。另外，过滤器滤芯采取的是可插入设计，通过密封板和O型密封圈与过滤器壳体进行密封相连，使用过程中可方便对滤芯进行清洗或更换。
优选地，本发明所述的一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置，其中，碳氢化合物过滤器中填充有5A分子筛。在扩散管中填充5A分子筛的作用除具有3A，4A分子筛所具有的功效外，还可吸附C3—C4正构烷烃，氯乙烷，溴乙烷和丁醇等碳氢化合物，从而进一步提高碳氢化合物过滤器的过滤作用。
优选地，本发明所述的一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置，其中，光纤传感探针采用一体式设计方式，光纤传感探针内设有光纤，光纤传感器探针的头部包含有聚焦透镜、透明玻片、氧荧光薄膜、透明载体片以及反射镜面，透明玻片位于聚焦透镜与氧荧光薄膜之间，透明载体片位于氧荧光薄膜与反射镜面之间，光纤传感探针头部侧壁开有气体扩散孔。光纤传感探针用于检测池内氧含量的传感测量，一体式设计方式便于对探针进行更换或清洗。聚焦透镜主要有两个用途，一是用于对探针中光纤出射光进行聚焦，提高激发光到达氧荧光薄膜的光强，二是收集氧荧光薄膜发出的荧光，提高荧光信号强度；透明玻片用于防止样气对聚焦透镜和光纤端面造成污染；反射镜面用于增强辐射到光纤端面的荧光强度。
优选地，本发明所述的一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置，其中，探测器与Y型光纤的接收端之间可设滤光片。滤光片用于过滤荧光光谱之外的杂散光。
附图说明：
图1为本发明一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置的结构示意图；
图2为本发明中光纤传感探针与检测池连接在一起时的结构示意图；
图3为本发明中油滴过滤器的结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本发明一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置作进一步说明：
如图1所示，本发明一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置包括激发光源1、Y型光纤2、光纤传感探针3、检测池4、探测器5以及可以过滤油滴和碳氢化合物的样气预处理单元6，样气预处理单元6包括碳氢化合物过滤器8、油滴过滤器9、微型泵10、第一电磁阀11以及第二电磁阀12。在本具体实施方式中，激发光源1为高功率脉冲式蓝光LED光源，Y型光纤2的入射端通过第一耦合器31与激发光源1相耦合，Y型光纤2的接收端通过第二耦合器32与探测器5连接，探测器5为CCD光谱仪，探测器5与Y型光纤2的接收端之间还设有滤光片30，滤光片30位于耦合器32内。光纤传感探针3一端通过SMA905光纤街头33与Y型光纤2连接，光纤传感探针3另一端通过密封圈34与检测池4进行相连，并使光纤传感探针3的头部位于检测池4的池内。Y型光纤2的入射端将激发光源1传输至光纤传感探针3，Y型光纤2的接收端将激发的荧光传输至探测器5。碳氢化合物过滤器8一端与检测池4连接相通，其另一端与油滴过滤器9连接相通，油滴过滤器9通过第一电磁阀11与燃油箱7连接相通，微型泵10一端与检测池4连接相通，其另一端通过第二电磁阀12与燃油箱7连接相通，油滴过滤器,9底部与燃油箱7之间设有一个回油管14，回油管14上设有第三电磁阀13。碳氢化合物过滤器8中填充有5A分子筛。本发明中样气气路的开关通过电磁阀进行自动切换控制，检测装置测量时电磁阀自动打开，并启动微型泵10进行采样；检测装置停止测量时电磁阀自动关闭，并关闭微型泵10停止采样。
如图2所示，光纤传感探针3采用一体式设计方式，光纤传感探针3内设有光纤28，光纤传感器探针3的头部包含有聚焦透镜22、透明玻片23、氧荧光薄膜24、透明载体片25以及反射镜面26，透明玻片23位于聚焦透镜22与氧荧光薄膜24之间，透明载体片25位于氧荧光薄膜24与反射镜面26之间，光纤传感探针3头部侧壁开有气体扩散孔27，用于样气进入到光纤传感探针3的头部。氧荧光薄膜24的氧敏感荧光材料采用钌的卟啉配合物。本发明中光纤传感探针3采用一体式设计方式的意思是光纤28、聚焦透镜22、透明玻片23、氧荧光薄膜24、透明载体片25以及反射镜面26为一个整体，可以整体进行更换或清洗。
如图3所示，油滴过滤器9包括过滤器壳体15、过滤器滤芯16及密封板17，过滤器滤芯16采取可插入设计，并通过密封板17和O型密封圈18与过滤器壳体15密封相连，过滤器壳体15的底部设有与回油管14相通的回油口19，过滤器壳体15的侧壁上设有样气进气口20，过滤器滤芯16底部设有滤芯进气口21，过滤器滤芯16顶部设有样气出气口29，样气进气口20位于滤芯进气口21下方。
以上仅是本发明的最优实施方案，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，对于本技术领域的普通技术人员应当能够理解及实现，对于按照本发明的技术原理、结构进行适当的修改或材料的替换，应该视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置，它包括激发光源(1)、Y型光纤(2)、光纤传感探针(3)、检测池(4)以及探测器(5)，所述Y型光纤(2)的入射端与激发光源(1)相耦合，其接收端与所述探测器(5)连接，所述光纤传感探针(3)一端与Y型光纤(2)连接，其另一端位于检测池(4)内，其特征在于：该检测装置还包括一个可以过滤油滴和碳氢化合物的样气预处理单元(6)，所述样气预处理单元一端与检测池(4)连接相通，其另一端用于与燃油箱(7)连接相通。
2.根据权利要求1所述的一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置，其特征在于：所述样气预处理单元(6)包括碳氢化合物过滤器(8)、油滴过滤器(9)、微型泵(10)、第一电磁阀(11)以及第二电磁阀(12)，所述碳氢化合物过滤器(8)一端与检测池(4)连接相通，其另一端与油滴过滤器(9)连接相通，所述油滴过滤器(9)通过第一电磁阀(11)与燃油箱(7)连接相通，所述微型泵(10)一端与检测池(4)连接相通，其另一端通过第二电磁阀(12)与燃油箱(7)连接相通。
3.根据权利要求2所述的一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置，其特征在于：所述油滴过滤器(9)底部与燃油箱(7)之间设有一个回油管(14)，所述回油管(14)上设有第三电磁阀(13)。
4.根据权利要求2或3所述的一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置，其特征在于：所述油滴过滤器(9)包括过滤器壳体(15)、过滤器滤芯(16)及密封板(17)，所述过滤器滤芯(16)采取可插入设计，并通过密封板(17)和O型密封圈(18)与过滤器壳体(15)密封相连，所述过滤器壳体(15)的底部设有回油口(19)，所述过滤器壳体(15)的侧壁上设有样气进气口(20)，所述过滤器滤芯(16)底部设有滤芯进气口(21)，其顶部设有样气出气口(29)，所述样气进气口(20)位于滤芯进气口(21)下方。
5.根据权利要求2所述的一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置，其特征在于：所述碳氢化合物过滤器(8)中填充有5A分子筛。
6.根据权利要求1所述的一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置，其特征在于：所述光纤传感探针(3)采用一体式设计方式，所述光纤传感探针(3)内设有光纤(28)，光纤传感器探针(3)的头部包含有聚焦透镜(22)、透明玻片(23)、氧荧光薄膜(24)、透明载体片(25)以及反射镜面(26)，所述透明玻片(23)位于聚焦透镜(22)与氧荧光薄膜(24)之间，所述透明载体片(25)位于氧荧光薄膜(24)与反射镜面(26)之间，光纤传感探针(3)头部侧壁开有气体扩散孔(27)。
7.根据权利要求1所述的一种燃油箱氧含量光纤传感器检测装置，其特征在于：所述探测器(5)与Y型光纤(2)的接收端之间设有滤光片(30)。
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