CN106949945A - 一种测量液位的装置 - Google Patents
一种测量液位的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106949945A CN106949945A CN201611228413.0A CN201611228413A CN106949945A CN 106949945 A CN106949945 A CN 106949945A CN 201611228413 A CN201611228413 A CN 201611228413A CN 106949945 A CN106949945 A CN 106949945A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- optical resonator
- reflecting films
- highly reflecting
- liquid level
- coupler
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 57
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 13
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 7
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000985 reflectance spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/284—Electromagnetic waves
- G01F23/292—Light, e.g. infrared or ultraviolet
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
该发明公开了一种测量液位的装置，光束经过第一个高反射膜入射到第二个高反射膜后再返回光纤，光学谐振腔的反射光透过高反射膜后一部分继续在光学谐振腔内振荡，另外一部分返回到光纤中，经过耦合器进入光谱仪。该装置通过观察波谷波长值的变化，既能得出容器内的液体密度，再通过液体密度反推出液体的体积，通过体积变换，即可实现液体高度的测量；减小了测量设备的体积，降低有源风险。进而推动光纤传感在实际工程应用中的环境适应性，并确保其具有更高的测试精度,更好的满足实际工程的需要，实现拓展光纤传感的应用市场，并进一步带动光纤传感行业的上下游产业。
Description
技术领域
本发明涉及液位测量装置技术领域，特别涉及一种测量液位的装置。
背景技术
光纤传感技术由于其具有防爆、无源、抗电磁干扰、防火、体积小、重量轻、复用性好、响应速度快、易与光纤传输系统组成遥测网络等优点而被广泛地应用于各行各业，尤其是在液体测量领域。
液位计是对容器内的液位进行测量，用于液位的上、下限报警等。光纤可以实现连续液位测量，就是对液位连续地进行测量，它广泛地应用于石油、化工、食品加工等诸多领域，具有非常重要的意义。按其工作原理可分为以下几类：静压式、浮力式、声学式、电气式等；其中静压式根据流体静力学原理，静止介质内某一点的静压力与介质上方自由空间压力之差与该点上方的介质高度成正比，因此可根据差压来检测液位；浮力式利用漂浮于液面上浮子随液面变化位置，或者部分浸没于液体中物体的浮力随液位变化来检测液位；声学式利用超声波在介质中的传播速度或在不同相界面之间的反射特性来检测液位；电气式把敏感元件做成一定形状的电极置于被测介质中，则电极之间的电气参数，如电阻，电容等，随液位的变化而变化；射线式是放射性同位素所放出的射线（如β射线，γ射线等）穿过被测介质事，其辐射能量因吸收作用而减弱，能量将衰减，其衰减程度与液位有关；微波式由于微波属于电磁波，在一定条件下，传播速度是一定的，因此可以利用测量微波从传感器传播至物料表面并返回到传感器所用的时间来实现液位的测量； 磁致伸缩式：利用磁致伸缩的效应实现液位的测量。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种测量液位的装置，该装置通过观察波谷波长值的变化，既能得出容器内的液体密度，再通过液体密度反推出液体的体积，通过体积变换，即可实现液体高度的测量；减小了测量设备的体积，降低有源风险。进而推动光纤传感在实际工程应用中的环境适应性，并确保其具有更高的测试精度,更好的满足实际工程的需要，实现拓展光纤传感的应用市场，并进一步带动光纤传感行业的上下游产业。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：该种测量液位的装置，其特征在于：包括高反射膜、光学谐振腔、耦合器、宽带光源和光谱仪，高反射膜固定在光学谐振腔的左右两个内表面，光学谐振腔是一个顶部敞口的开放腔体；耦合器单端输出连接至光学谐振腔，宽带光源连接至耦合器；宽带光源发出的光经过耦合器进入光学谐振腔，光学谐振腔体内反射的光谱信号被光谱仪接收、检测，光谱仪输出光谱为波谷光谱，波谷光谱的波谷数值对应光学谐振腔内物质密度，光学谐振腔放置在容器底部，容器中液体会进入到光学谐振腔中，光束经过第一个高反射膜入射到第二个高反射膜后再返回光纤，光学谐振腔的反射光透过高反射膜后一部分继续在光学谐振腔内振荡，另外一部分返回到光纤中，经过耦合器进入光谱仪。
进一步地，所述的光学谐振腔为光学微谐振腔。
进一步地，所述的高反射膜为介质膜或金属膜。
进一步地，高反射膜的反射率为99.9%以上。
综上，本发明的上述技术方案的有益效果如下：
该装置通过观察波谷波长值的变化，既能得出容器内的液体密度，再通过液体密度反推出液体的体积，通过体积变换，即可实现液体高度的测量；减小了测量设备的体积，降低有源风险。进而推动光纤传感在实际工程应用中的环境适应性，并确保其具有更高的测试精度,更好的满足实际工程的需要，实现拓展光纤传感的应用市场，并进一步带动光纤传感行业的上下游产业。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：
1高反射膜、2光学谐振腔、3耦合器、4宽带光源、5光谱仪。
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，该发明包括高反射膜1、光学谐振腔2、耦合器3、宽带光源4和光谱仪5，高反射膜固定在光学谐振腔的左右两个内表面，光学谐振腔是一个顶部敞口的开放腔体；耦合器单端输出连接至光学谐振腔，宽带光源连接至耦合器；宽带光源发出的光经过耦合器进入光学谐振腔，光学谐振腔体内反射的光谱信号被光谱仪接收、检测，光谱仪输出光谱为波谷光谱，波谷光谱的波谷数值对应光学谐振腔内物质密度，光学谐振腔放置在容器底部，容器中液体会进入到光学谐振腔中，光束经过第一个高反射膜入射到第二个高反射膜后再返回光纤，光学谐振腔的反射光透过高反射膜后一部分继续在光学谐振腔内振荡，另外一部分返回到光纤中，经过耦合器进入光谱仪。
进一步地，所述的光学谐振腔为光学微谐振腔。
其中高反射膜固定在光学谐振腔的两个内表面，高反射膜可以使介质膜也可以是金属膜，反射率达到99.9%以上，这样就构成了高精度的光学法布里-伯罗腔，宽带光源4发出的光，经过耦合器进入到光学谐振腔，光学谐振腔是一个开放腔体，腔长可以是几十微米或几百微米，将该光学谐振腔放置在容器底部，容器中液体会进入到腔体中，光束经过第一个高反膜，入射到第二个高发膜，再返回光纤，经过耦合器进入光谱仪。该腔体的反射光谱信号可以被光谱仪分析出来，其输出特征光谱为一波谷光谱，波谷的数值也即是某一波长值与腔内的物质密度有关系，通过观察波谷波长值的变化，即能得出容器内的液体密度，再通过液体密度反推出液体的体积，通过体积变换，即可实现液体高度的测量。
腔内液体的密度发生变化，就会导致光学谐振腔中的光束经过的光程发生变化，且程变化的量是波长变化量的2N倍，因此可以实现高分辨率的液位测量。
该装置通过观察波谷波长值的变化，既能得出容器内的液体密度，再通过液体密度反推出液体的体积，通过体积变换，即可实现液体高度的测量；减小了测量设备的体积，降低有源风险。进而推动光纤传感在实际工程应用中的环境适应性，并确保其具有更高的测试精度,更好的满足实际工程的需要，实现拓展光纤传感的应用市场，并进一步带动光纤传感行业的上下游产业。
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 (4)
1.一种测量液位的装置，其特征在于：包括高反射膜、光学谐振腔、耦合器、宽带光源和光谱仪，高反射膜固定在光学谐振腔的左右两个内表面，光学谐振腔是一个顶部敞口的开放腔体；耦合器单端输出连接至光学谐振腔，宽带光源连接至耦合器；宽带光源发出的光经过耦合器进入光学谐振腔，光学谐振腔体内反射的光谱信号被光谱仪接收、检测，光谱仪输出光谱为波谷光谱，波谷光谱的波谷数值对应光学谐振腔内物质密度，光学谐振腔放置在容器底部，容器中液体会进入到光学谐振腔中，光束经过第一个高反射膜入射到第二个高反射膜后再返回光纤，光学谐振腔的反射光透过高反射膜后一部分继续在光学谐振腔内振荡，另外一部分返回到光纤中，经过耦合器进入光谱仪。
2.根据权利要求1所述的一种测量液位的装置，其特征在于：所述的光学谐振腔为光学微谐振腔。
3.根据权利要求1所述的一种测量液位的装置，其特征在于：所述的高反射膜为介质膜或金属膜。
4.根据权利要求1所述的一种测量液位的装置，其特征在于：高反射膜的反射率为99.9%以上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611228413.0A CN106949945A (zh) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | 一种测量液位的装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611228413.0A CN106949945A (zh) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | 一种测量液位的装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106949945A true CN106949945A (zh) | 2017-07-14 |
Family
ID=59465975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201611228413.0A Pending CN106949945A (zh) | 2016-12-27 | 2016-12-27 | 一种测量液位的装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106949945A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108120460A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-06-05 | 中国科学技术大学 | 光纤法布里珀罗传感器及其制作方法、测试装置 |
| CN110160913A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-08-23 | 南方科技大学 | 一种液体密度计和液体密度测量系统 |
-
2016
- 2016-12-27 CN CN201611228413.0A patent/CN106949945A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108120460A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-06-05 | 中国科学技术大学 | 光纤法布里珀罗传感器及其制作方法、测试装置 |
| CN110160913A (zh) * | 2019-06-24 | 2019-08-23 | 南方科技大学 | 一种液体密度计和液体密度测量系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN206618529U (zh) | 一种简易反射式干涉型光纤气压传感器 | |
| CN104297839A (zh) | 一种光子晶体光纤和光子晶体光纤传感器 | |
| CN109029778B (zh) | 一种基于表面等离子体共振的温度测量装置及方法 | |
| CN102778306A (zh) | 光子晶体光纤折射率温度传感器、制作方法及测量系统 | |
| Ran et al. | Design and demonstration of a liquid level fiber sensor based on self-imaging effect | |
| CN105277513B (zh) | 基于光纤微环的表面等离子体共振折射率传感器 | |
| CN101303300A (zh) | 微型光纤f-p传感器及制作方法、基于传感器的液体测试仪 | |
| Mohindru | Development of liquid level measurement technology: A review | |
| CN106949945A (zh) | 一种测量液位的装置 | |
| CN110108384A (zh) | 基于空芯光纤表面等离子共振的在纤式温度传感器及检测方法 | |
| CN109443629B (zh) | 一种差压光纤探头结构及其差压光纤传感器 | |
| CN109655176B (zh) | 一种基于空腔填充型微结构光纤干涉仪的高精度温度探头 | |
| CN109253986B (zh) | 一种级联傅里叶变换光谱仪的双环光学传感器 | |
| Wang et al. | Fiber optic method for obtaining the peak reflected pressure of shock waves | |
| CN205808493U (zh) | 一种测量液位的装置 | |
| CN104122227A (zh) | 一种光纤折射率传感器及其制作方法 | |
| CN110530466B (zh) | 基于双无芯光纤级联的强度调制型液位传感检测方法 | |
| CN101520341B (zh) | 基于法布里-珀罗干涉仪的微探针型折射率计及制作方法 | |
| CN106482808A (zh) | 一种基于石英毛细玻璃管的液位传感器及制备方法 | |
| CN108982416B (zh) | 一种超窄带、大角度的高性能折射率灵敏度传感器件及其测试方法 | |
| Yadav et al. | Optical fiber sensor: review and applications | |
| CN106610310A (zh) | 利用光学衰荡信号测量液位的系统 | |
| CN103822903A (zh) | 一种基于无芯光纤的空气相对湿度测量仪 | |
| CN112985478B (zh) | 微纳结构的耐高温法布里-珀罗腔传感结构及系统 | |
| CN109580545B (zh) | 一种基于超材料结构的新型微纳折射率传感器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20170714 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |