CN106404116A - 一种光纤液位传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤液位传感器，包括：管理模块、分别与管理模块连接的信号发射模块和信号接收模块、和至少一个检测模块，检测模块通过光纤分别与信号发射模块和信号接收模块相连接，其包括探头和漫反射浮球体，信号发射模块，用于发射载有第一相位信息的第一光信号；漫反射浮球体浮于待测液体表面，用于将第一光信号反射后，形成载有第二相位信息的第二光信号；管理模块，用于根据第一相位信息和第二相位信息获得储液罐中的液位高度。采用本发明，由于采用光纤传输光信号来监测液位高度，提高了安全性，实现了实时监测。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种光纤液位传感器。
背景技术
液位传感器是指检测液体高度信息的仪器，它在工业和日常生活中有着重要而广泛的用途。在化工生产中，它可以用来计测石油化浆液面、化学储藏罐内的液体平面；在冶金工业中，可以用来计测制造铸件的管道熔铁平面；在日常生活中，则可用来检测大量的汽油、柴油存储罐中的油位高度等。
现有液位传感器主要分为机械式和电磁式两种，机械式液位传感器效率低下，需要大量人工查表抄表，并且不能实时监测和记录易燃易爆品储藏罐的液位；而电磁式液位传感器不能完全隔离电这个易燃易爆元素，会引起极大的安全隐患，而且为了防止电磁干扰需要额外设备，耗能高。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种光纤液位传感器，解决现有技术中不能实时监控液位高度以及安全隐患较大的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种光纤液位传感器，包括：管理模块、分别与所述管理模块连接的信号发射模块和信号接收模块、和至少一个检测模块，所述检测模块通过光纤分别与所述信号发射模块和所述信号接收模块相连接，所述检测模块包括探头和漫反射浮球体，所述信号发射模块，用于发送第一光信号到所述探头，所述第一光信号载有所述管理模块生成的第一相位信息；所述探头，用于将所述第一光信号向所述漫反射浮球体发射，并在接收到经所述漫反射浮球体反射的第二光信号后，将所述第二光信号发给所述信号接收模块，所述漫反射浮球体浮于待测液体表面，用于将所述第一光信号反射后，形成载有第二相位信息的第二光信号；所述信号接收模块，用于接收所述第二光信号，并将从所述第二光信号中获得的所述第二相位信息发送给所述管理模块；所述管理模块，用于根据所述第一相位信息和所述第二相位信息获得待测液体的液位高度。
所述检测模块还包括分光器，所述探头经过所述分光器分别与所述信号发射模块和所述信号接收模块相连接，所述分光器，用于从所述第一光信号中分出第三光信号，并将所述第三光信号发送回所述信号接收模块；所述信号接收模块，还用于从所述第三光信号中获得的第三相位信息，并将所述第三相位信息发送给所述管理模块；所述管理模块根据所述第一相位信息、所述第二相位信息和所述第三相位信息获得待测液体的液位高度。
所述光纤液位传感器还包括光纤环形器，所述光纤环形器的一端连接所述信号接收模块，另一端连接所述分光器；所述光纤环形器，用于从所述探头接收所述第二光信号、从所述分光镜接收所述第三光信号，并将所述第二光信号和所述第三光信号传输给所述信号接收模块。
所述检测模块还包括钢丝，所述钢丝沿所述第一光信号射入方向紧绷设置于待测液体中，所述漫反射浮球体与所述钢丝连接，并根据待测液体的液面高度沿钢丝移动。
所述探头上设置有耦合透镜，所述耦合透镜，用于接收从所述漫反射浮球体反射的第二光信号，并将接收到的所述第二光信号向所述信号接收模块传输。
所述光纤液位传感器还包括光开关，至少一个所述检测模块通过所述光开关分别连接至所述信号发射模块和所述信号接收模块，所述光开关，用于将一个时间单位划分为至少一个时间单元，并在任一时间单元中，将特定的检测模块与所述信号发射模块和所述信号接收模块相连通。
实施本发明实施例，检测模块通过光纤分别与信号发射模块和信号接收模块相连接，管理模块根据第一光信号的第一相位信息和第二光信号的第二相位信息获得储液罐中的液位高度，由于采用光取代现有技术中的电作为传输介质，一方面达到了完全隔离电这个易燃易爆因素，提高了安全性；另一方面，利用光信号实现了实时监测和记录液位，避免了现有技术中机械式液位传感器需要人力查表的缺点。
附图说明
图1是本发明一种光纤液位传感器的实施例一的结构框图；
图2是本发明一种光纤液位传感器的实施例二的结构框图；
图3是本发明一种光纤液位传感器的实施例二中检测模块的结构框图；
图4是本发明一种光纤液位传感器的实施例三的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
图1是本发明一种光纤液位传感器的实施例一的结构框图，包括：管理模块1、分别与该管理模块1连接的信号发射模块3和信号接收模块2、和至少一个检测模块4。上述检测模块4通过光纤分别与信号发射模块3和信号接收模块2相连接，该检测模块4包括探头41和漫反射浮球体42。
上述信号发射模块3，用于发送第一光信号到上述探头41，第一光信号载有管理模块1生成的第一相位信息。
上述探头41，用于将第一光信号向漫反射浮球体42发射，并在接收到经漫反射浮球体42反射的第二光信号后，将第二光信号发给信号接收模块2。
上述漫反射浮球体42浮于待测液体表面，用于将第一光信号反射后，形成载有第二相位信息的第二光信号。
上述信号接收模块2，用于接收第二光信号，并将从第二光信号中获得的第二相位信息发送给管理模块1。
管理模块1，用于根据第一相位信息和第二相位信息获得待测液体的液位高度。
如图2所示，是本发明一种光纤液位传感器的实施例二的结构框图，包括：管理模块1、分别与该管理模块1连接的信号发射模块3和信号接收模块2、和至少一个检测模块4。上述检测模块4通过光纤分别与信号发射模块3和信号接收模块2相连接，该检测模块4包括探头41和漫反射浮球体42。
上述信号发射模块3，用于发送第一光信号到上述探头41，第一光信号载有管理模块1生成的第一相位信息。
上述探头41，用于将第一光信号向漫反射浮球体42发射，并在接收到经漫反射浮球体42反射的第二光信号后，将第二光信号发给信号接收模块2。上述漫反射浮球体42浮于待测液体表面，用于将第一光信号反射后，形成载有第二相位信息的第二光信号。上述信号接收模块2，用于接收第二光信号，并将从第二光信号中获得的第二相位信息发送给管理模块1。管理模块1，用于根据第一相位信息和第二相位信息获得待测液体的液位高度。
进一步的，如图3所示，上述检测模块4还包括分光器43，探头41经过该分光器43分别与信号发射模块3和信号接收模块2相连接。上述分光器43，用于从第一光信号中分出第三光信号，并将第三光信号发送回信号接收模块2。
本实施例中的信号接收模块2，还用于从第三光信号中获得的第三相位信息，并将第三相位信息发送给管理模块1；管理模块1根据第一相位信息、第二相位信息和第三相位信息获得待测液体的液位高度。
外界应力和温度变化等会对光纤造成影响，从而影响最终监测结果的准确性，本实施例中，以第三相位信息作为测量基准来校正由第一相位信息和第二相位信息得出的测量结果，能够减少测量误差，让监测结果更准确。
进一步的，本实施例中的光纤液位传感器还包括光纤环形器5，光纤环形器5的一端连接信号接收模块2，另一端连接上述分光器43。该光纤环形器5，用于从探头41接收上述第二光信号、从分光器43接收第三光信号，并将第二光信号和第三光信号传输给上述信号接收模块2。使用光纤环形器5将返回的第二光信号和第三光信号传输至信号接收模块2，可以避免对光纤光源造成损伤。
上述检测模块4还包括钢丝，钢丝沿第一光信号射入方向紧绷设置于待测液体中，漫反射浮球体42与钢丝连接，并根据待测液体的液面高度沿钢丝移动。
使用钢丝固定漫反射浮球体42，能够保证漫反射浮球体42始终能将第一光信号反射形成第二光信号，从而使第二光信号可以通过光纤传回信号接收模块2。
进一步的，本实施例中的光纤液位传感器，探头41上设置有耦合透镜411，耦合透镜411，用于接收从漫反射浮球体42反射的第二光信号，并将接收到的第二光信号向信号接收模块2传输。
图4是本发明一种光纤液位传感器的实施例三的结构框图，上述实施例二提供的一种光纤液位传感器还包括光开关6，至少一个上述检测模块4通过该光开关6分别连接至信号发射模块3和信号接收模块2，上述光开关6，用于将一个时间单位划分为至少一个时间单元，并在任一时间单元中，将特定的检测模块4与信号发射模块3和信号接收模块2相连通。
本实施例中，使用时分复用技术通过光开关分出不同的时间单元，在不同的时间单元中检测不同待测液体的液位，以达到只采用一个信号发射模块3和一个信号接收模块2就可以实现对多个待测液体进行液位监测，实现了集成管理，提高了效率。
实施本实施例，检测模块4通过光纤分别与信号发射模块3和信号接收模块2相连接，管理模块1根据第一光信号的第一相位信息和第二光信号的第二相位信息获得待测液体的液位高度，由于采用光取代现有技术中的电作为传输介质，达到了隔离电这个易燃易爆因素，提高了安全性，采用光纤传输光信号，还实现了大量程测量；此外，利用光信号实现了实时监测和记录液位，也避免了现有技术中机械式液位传感器需要人力查表的缺点。进一步的，本实施例中通过光开关分出不同的时间，来获得不同待测液体的液位，实现了集成管理，提高了监测效率。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种光纤液位传感器，其特征在于，包括：管理模块(1)、分别与所述管理模块(1)连接的信号发射模块(3)和信号接收模块(2)、和至少一个检测模块(4)，
所述检测模块(4)通过光纤分别与所述信号发射模块(3)和所述信号接收模块(2)相连接，所述检测模块(4)包括探头(41)和漫反射浮球体(42)；
所述信号发射模块(3)，用于发送第一光信号到所述探头(41)，所述第一光信号载有所述管理模块(1)生成的第一相位信息；
所述探头(41)，用于将所述第一光信号向所述漫反射浮球体(42)发射，并在接收到经所述漫反射浮球体(42)反射的第二光信号后，将所述第二光信号发给所述信号接收模块(2)；
所述漫反射浮球体(42)浮于待测液体表面，用于将所述第一光信号反射后，形成载有第二相位信息的第二光信号；
所述信号接收模块(2)，用于接收所述第二光信号，并将从所述第二光信号中获得的所述第二相位信息发送给所述管理模块(1)；
所述管理模块(1)，用于根据所述第一相位信息和所述第二相位信息获得待测液体的液位高度。
2.如权利要求1所述的光纤液位传感器，其特征在于，所述检测模块(4)还包括分光器(43)，所述探头(41)经过所述分光器(43)分别与所述信号发射模块(3)和所述信号接收模块(2)相连接，
所述分光器(43)，用于从所述第一光信号中分出第三光信号，并将所述第三光信号发送回所述信号接收模块(2)；
所述信号接收模块(2)，还用于从所述第三光信号中获得的第三相位信息，并将所述第三相位信息发送给所述管理模块(1)；
所述管理模块(1)根据所述第一相位信息、所述第二相位信息和所述第三相位信息获得待测液体的液位高度。
3.如权利要求2所述的光纤液位传感器，其特征在于，所述光纤液位传感器还包括光纤环形器(5)，所述光纤环形器(5)的一端连接所述信号接收模块(2)，另一端连接所述分光器(43)；
所述光纤环形器(5)，用于从所述探头(41)接收所述第二光信号、从所述分光器(43)接收所述第三光信号，并将所述第二光信号和所述第三光信号传输给所述信号接收模块(2)。
4.如权利要求1至3任一项所述的光纤液位传感器，其特征在于：所述检测模块(4)还包括钢丝，所述钢丝沿所述第一光信号射入方向紧绷设置于待测液体中，
所述漫反射浮球体(42)与所述钢丝连接，并根据待测液体的液面高度沿钢丝移动。
5.如权利要求1至3任一项所述的光纤液位传感器，所述探头(41)上设置有耦合透镜(411)，
所述耦合透镜(411)，用于接收从所述漫反射浮球体(42)反射的第二光信号，并将接收到的所述第二光信号向所述信号接收模块(2)传输。
6.如权利要求1至3任一项所述的光纤液位传感器，其特征在于，所述光纤液位传感器还包括光开关(6)，
至少一个所述检测模块(4)通过所述光开关(6)分别连接至所述信号发射模块(3)和所述信号接收模块(2)，
所述光开关(6)，用于将一个时间单位划分为至少一个时间单元，并在任一时间单元中，将特定的检测模块(4)与所述信号发射模块(3)和所述信号接收模块(2)相连通。
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