CN106610309A - 一种利用马赫泽德干涉技术测量液位的装置 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
技术领域
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
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。
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
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。
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。
进一步地，宽带光源为ASE光源或SLD光源或LD光源。
进一步地，宽带光源发出C波段的光信号。
进一步地，所述的参考光纤和测量光纤均是单模光纤。
进一步地，在参考光纤外设有保温及隔震套。
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
图1为本发明的结构示意图。
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
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。
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。
所述的参考光纤和测量光纤均是单模光纤。
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。
上述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩入本发明权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (5)
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。
2.根据权利要求1所述的一种利用马赫泽德干涉技术测量液位的装置，其特征在于：宽带光源为ASE光源或SLD光源或LD光源。
3.根据权利要求1所述的一种利用马赫泽德干涉技术测量液位的装置，其特征在于：宽带光源发出C波段的光信号。
4.根据权利要求1所述的一种利用马赫泽德干涉技术测量液位的装置，其特征在于：所述的参考光纤和测量光纤均是单模光纤。
5.根据权利要求1所述的一种利用马赫泽德干涉技术测量液位的装置，其特征在于：在参考光纤外设有保温及隔震套。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN109211356A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-01-15 | 珠海任驰光电科技有限公司 | 一种基于移频技术的光纤干涉水位传感器及传感方法 |
| CN110864762A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-03-06 | 武汉工程大学 | 一种无需安装的投入式光纤液位仪 |
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