CN108414051A - 具有双荧光塑料光纤的燃料液位传感器 - Google Patents

具有双荧光塑料光纤的燃料液位传感器 Download PDF

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Abstract

一种用于测量储存器中的液体的液位的系统和方法及光学系统，飞机燃料液位光传感器使用一个侧发射塑料光纤(SPOF)和两个荧光塑料光纤(FPOF)来检测飞机燃料液位，而不使用放置在燃料箱内的任何导电部件或元件。这种双FPOF传感器能够在实际的飞机燃料箱环境中通过一次校准来实现高分辨率和高精度。双FPOF传感器的一个实施例使用一个SPOF和两个FPOF来基于从两个FPOF输出的光信号检测燃料液位变化。传感器设计采用大直径(芯部和包层)、重量轻、低成本、高耐用性的塑料光纤，这对飞机安装是非常令人满意的。

Description

具有双荧光塑料光纤的燃料液位传感器
技术领域
本公开总体上涉及用于测量储存器(例如，储存罐或其他容器)中的液体的液位的系统和方法。更具体地，本公开涉及使用光传感器进行液位测量的系统和方法。
背景技术
在许多商业和军事应用中存在连续测量液体的液位的需要。例如，液位传感器通常用于飞机、汽车和卡车的燃料箱中。液位传感器还用于监测用于燃料分配、废水处理、化学品储存、食品加工等的储存罐内的液位。
用于测量液位的许多换能器都使用电。这种换能器的电输出响应于正在被测量的液位的变化而变化，并且通常具有电阻、电容、电流、磁场、频率等的变化的形式。这些类型的换能器可以包括可变电容器或电阻器、光学部件、霍尔效应传感器、应变仪、超声波装置等。
目前，飞机上的大多数燃料传感器都使用电。例如，现有的电容式传感器需要将金属电容板和金属布线放置在罐内，这又需要复杂的安装和保护措施，以在某些电气故障情形下排除安全问题。这种电气布线需要仔细的屏蔽、接合和接地，以尽量减少寄生电容，并进一步要求定期维护，以确保电气接触的完整性。其次，电容探头测量需要其他传感器输入，例如，温度和密度传感器输入，以补充电容测量来完成燃料液位感测。
可以在不将电流引入燃料箱中的情况下检测燃料箱中液体的液位的系统和方法还有改进的余地。
发明内容
荧光是由已吸收光或其他电磁辐射的物质发射的光。如本文所使用的，术语“荧光塑料光纤”是指塑料光纤，其包括被包层(cladding，包壳)围绕的芯部，其中，芯部掺杂有特殊材料，当具有以与第一波长不同的第二波长为中心的第二光谱带宽的光被该芯部吸收时，所述特殊材料将产生具有以第一波长为中心的第一光谱带宽的光(即，光子)。通常，第一波长大于第二波长。如本文所使用的，术语“侧发射塑料光纤”是指沿着塑料光纤的侧面发射光的塑料光纤。根据替代实施例，可以使用荧光玻璃光纤来代替荧光塑料光纤。
本文公开的主题广泛涉及使用一个侧发射光纤和两个荧光光纤来检测液位而不使用放置在燃料箱内的任何导电部件或元件的光学液位传感器的设计和实施。为了说明的目的，以下公开涉及使用一个侧发射塑料光纤(SPOF)和两个荧光塑料光纤(FPOF)来检测飞机燃料液位而不使用放置在燃料箱内的任何导电部件或元件的飞机燃料液位光传感器的设计和实施。这种双FPOF传感器可以在不需要使用其他辅助传感器输入的情况下检测燃料液位，并且能够在实际的飞机燃料箱环境中通过一次校准来实现高分辨率和高精度。
更具体地，双FPOF传感器使用具有不同光响应效率的一个SPOF和两个FPOF来基于从双FPOF输出的光功率信号检测燃料液位变化。没有电流通过燃料箱中的燃料而引起任何安全问题。传感器设计采用大直径(芯部和包层)、重量轻、低成本、高耐用性的POF，这对飞机安装是非常令人满意的。
以下详细公开的主题的一个方面是一种用于测量储存器中的液体的液位的系统，包括：光源，用于输出光；侧发射光纤，具有光耦合到光源的一端；光检测器，用于将入射光转换为表示入射光的光功率的电信号；以及荧光光纤，定位成与侧发射光纤平行且距侧发射光纤一定距离，并具有光耦合到光检测器的一端。侧发射光纤和荧光光纤可以由塑料或玻璃制成。
根据一些实施例，该系统还包括：电压控制的可变光衰减器(在下文中称为“可变光衰减器”)，其将所述荧光光纤光耦合到光检测器；计算系统，其电耦合到可变光衰减器；电流到电压转换器，电耦合以接收由光检测器输出的光电流，并且将电压传输到计算系统；以及燃料液位指示器，电耦合到计算系统，其中，计算系统还被配置成将燃料液位输出到燃料液位指示器，该燃料液位部分地基于从电流到电压转换器接收的电压。
下面详细公开的主题的另一方面是一种用于测量储存器中的液体的液位的系统，包括：光源，用于输出光；侧发射光纤，具有光耦合到光源的一端；第一光检测器和第二光检测器，用于将入射光转换为表示入射光的光功率的电信号；第一荧光光纤，定位成与侧发射光纤平行且距侧发射光纤一定距离，并具有光耦合到第一光检测器的一端；以及第二荧光光纤，定位与侧发射光纤平行且距侧发射光纤一定距离，并具有光耦合到第二光检测器的一端，其中，第一荧光光纤和第二荧光光纤具有不同的光响应效率。侧发射光纤和荧光光纤可以由塑料或玻璃制成。
根据一些实施例，该系统还包括：第一可变光衰减器，其将所述第一荧光光纤光耦合到第一光检测器；第二可变光衰减器，其将所述第二荧光光纤光耦合到第二光检测器；光源功率控制器，用于控制提供给光源的电流；以及计算系统，被配置为将第一控制信号发送到第一可变光衰减器和第二可变光衰减器，第一控制信号设置由第一可变光衰减器和第二可变光衰减器提供的衰减液位，并且还被配置为将第二控制信号发送到光源功率控制器，第二控制信号设置提供给光源的电流的电平。该系统还可以包括：第一电流到电压转换器，被耦合以接收由第一光检测器输出的光电流，并将第一电压传输到计算系统；以及第二电流至电压转换器，被耦合以接收由第二光检测器输出的光电流，并将第二电压传输到计算系统，其中，计算系统还被配置为计算第一电压和第二电压的比率，并且第一控制信号和第二控制信号部分地基于该比率。此外，该系统还可以包括电耦合到计算系统的燃料液位指示器，其中，计算系统还被配置为将燃料液位输出到燃料液位指示器，该燃料液位部分地基于在发送第一控制信号和第二控制信号之后从第一电流到电压转换器接收的第三电压。
下面详细公开的主题的另一方面是一种光学系统，包括：第一复合保持杆、第二复合保持杆和第三复合保持杆；第一玻璃管、第二玻璃管和第三玻璃管，分别部分地嵌入第一复合保持杆、第二复合保持杆和第三复合保持杆中并部分地从第一复合保持杆、第二复合保持杆和第三复合保持杆突出；侧发射塑料光纤，嵌入第一玻璃管内；第一荧光塑料光纤，嵌入第二玻璃管中；第二荧光塑料光纤，嵌入第三玻璃管中；以及支撑结构，其支撑所述第一复合保持杆、第二复合保持杆和第三复合保持杆，使得由侧发射塑料光纤发射的光将被第一荧光塑料光纤和第二荧光塑料光纤接收。
根据一些实施例，支撑结构包括：复合外管，具有第一端和第二端；第一端盖，附设到复合外管的第一端；以及第二端盖，附设到复合外管的第二端，其中，第一复合保持杆、第二复合保持杆和第三复合保持杆设置在复合外管内部。此外，光学系统还可以包括具有第一开口、第二开口和第三开口的光纤保持筒，其中，第一端盖具有被配置为接收光纤保持筒的开口，侧发射塑料光纤穿过光纤保持筒中的第一开口，第一荧光塑料光纤穿过光纤保持筒中的第二开口，并且第二荧光塑料光纤穿过光纤保持筒中的第三开口。第二端盖具有第一开口、第二开口和第三开口，该第一开口、第二开口和第三开口被配置成接收第一复合保持杆、第二复合保持杆和第三复合保持杆的相应端部。
下面详细公开的主题的另一方面是一种用于测量储存器中的液体的高度的方法，包括：将侧发射光纤和第一荧光光纤放置在包含在储存器内具有相应位置的液体中，在该相应位置处，侧发射光纤和第一荧光光纤相互平行并隔开一定距离，并且第一荧光光纤具有第一光响应效率；将来自光源的光输入到侧发射光纤的一端中；从侧发射光纤侧发射至少一些输入光；将至少一些侧发射光吸收到第一荧光光纤内部；响应于侧发射光的吸收通过第一荧光光纤内部的荧光来产生光；从第一荧光光纤的一端发射由荧光产生的光；将由第一荧光光纤发射的至少一些光转换成第一光电流；将第一光电流转换成第一电压；部分地基于第一电压的大小来计算储存器中的液体的高度；并且在显示器上可视地指示该高度。
根据该方法的一个实施例，放置步骤还包括将第二荧光光纤放置在包含在储存器内具有一位置的液体中，在该位置处，侧发射光纤和第二荧光光纤相互平行并隔开一定距离，并且第二荧光光纤具有与第一光响应效率不同的第二光响应效率，该方法还包括：将至少一些侧发射光吸收到第二荧光光纤内部；响应于侧发射光的吸收通过第二荧光光纤内部的荧光来产生光；从第二荧光光纤的一端发射由荧光产生的光；将由第二荧光光纤发射的至少一些光转换成第二光电流；将第二光电流转换成第二电压；计算第一电压和第二电压的比率；并且将计算出的比率与预定常数进行比较，其中，如果计算出的比率和预定常数相等，则计算该高度。另外，该方法还可以包括：如果计算出的比率和预定常数不相等，则使由第一荧光光纤和第二荧光光纤发射的光衰减；并且如果计算出的比率和预定常数不相等，则改变输入到侧发射光纤的一端内的光的光功率。
下面公开和要求保护适用于检测储存器中的液体的液位的光传感器的其他方面。
附图说明
前面部分中讨论的特征、功能和优点可以在各种实施例中独立地实现，或者可以在其他实施例中组合。为了说明上述和其他方面，下文将参照附图描述各种实施例。
图1是示出在燃料箱内部隔开距离d的侧发射塑料光纤和荧光塑料光纤的图示。
图2是示出实验室实验的结果的曲线图，其中，测量光功率输出和相应的喷气燃料液位。数据点由实心圆表示，而拟合这些数据点的曲线由虚线表示。
图3是示出两个荧光塑料光纤的图示，每个荧光塑料光纤定位成在燃料箱内部与侧发射塑料光纤相距距离d。
图4是示出实验室实验的结果的曲线图，其中，测量响应于一个SPOF输入和相应的喷气燃料液位产生的FPOF光功率输出(Pout1/Pout2)的比率。数据点用实心圆表示，而拟合这些数据点的曲线由粗线表示。
图5是示出两个荧光塑料光纤的示意图，每个荧光塑料光纤定位成在包含具有燃料黏性物质(gunk)和残渣的喷气燃料的燃料箱内部与侧发射塑料光纤相距距离d。燃料黏性物质和残渣用实心方块表示。
图6是示出具有电子处理器的双FPOF燃料液位传感器的设计的混合图，该电子处理器被配置为补偿燃料黏性物质、残渣、POF老化效应和燃料质量变化的影响。
图7是根据一个示例的确定由双FPOF燃料液位传感器的电子处理器执行的迭代算法的步骤的流程图。
图8至17是示出根据一个实施例的POF组件的详细硬件设计的图示。
图8是表示布置成与位于等边三角形的顶点处的三个POF的中心轴线平行的一个SPOF和两个FPOF的透视图的图示，三个POF的主要部分嵌入相应的玻璃管中。
图9是表示具有图8所示的嵌入式SPOF和FPOF的玻璃管的相应端部的等距视图的图示，这些玻璃管部分地嵌入相应的复合保持杆中并部分地伸出到相应的复合保持杆外。
图10是表示图9所示的复合保持杆(具有部分地嵌入的玻璃管)的端视图的图示。
图11是表示图9和图10所示的复合保持杆(具有部分地嵌入的玻璃管)的侧视图的图示。
图12是表示包括在其相对端处具有端盖的三个复合保持杆(具有部分地嵌入的玻璃管)的端盖组件的分解等距视图的图示。
图13和图14是表示图12所示的端盖的平面图的图示。
图15是表示包括在其相对端处具有端盖的三个复合保持杆(具有部分地嵌入的玻璃管)的端盖组件的侧视图的图示。
图16是表示包括图15所示的端盖组件和复合外管的POF组件的等距视图的图示。
图17是表示图16所示的POF组件的局部剖视图的图示。
在下文中将参照附图，其中，不同图中的相似元件具有相同的附图标记。
具体实施方式
现在为了说明的目的将详细描述用于储存器中的液体的液位的光学测量的系统和方法的各种实施例。下面公开的至少一些细节涉及可选的特征或方面，在一些应用中，在不背离所附权利要求的范围的情况下，可以省略这些特征或方面。
具体地，下面将详细描述用于飞机的光学燃料液位传感器的说明性实施例。然而，在本说明书中没有描述实际实现方式的所有特征。本领域技术人员将认识到，在任何这种实际实施例的开发中，必须做出许多实现方式特定的决定，以实现开发者的特定目标，从而符合根据实现方式的不同而不同的系统相关和商业相关的约束。此外，应该理解的是，这种开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的本领域的普通技术人员来说，仍然是例行工作。
现在将参照图1描述在此公开的燃料液位传感器概念的理论基础，该图示出了在燃料箱2内部隔开距离d的侧发射塑料光纤4(下文中称为“SPOF 4”)和荧光塑料光纤6(下文中称为“FPOF 6”)。SPOF 4和FPOF6的典型直径是1mm。在图1所示的配置中，来自光源(未示出)的具有光功率Pin的光输入到SPOF 4。根据各种实施例，主光源是具有在450到500nm范围内的中心波长的高功率蓝色LED或具有455nm的中心波长的激光光源。图1中的水平箭头表示来自SPOF 4的侧发射光的传播。来自FPOF 6的光功率输出Pout是在吸收来自SPOF 4的蓝光之后具有692nm的中心波长的红光。当燃料箱2是空的时，Pout最高。随着燃料液位的上升，Pout下降。通过测量Pout的变化，可以得出燃料液位的变化。
在图1中，指出以下尺寸：燃料液位是h；并且由于两个POF的端面接近燃料箱2的底部并且H接近燃料箱2的高度，所以SPOF 4和FPOF 6中的每个的总长度被设置为等于H。SPOF4的每单位面积的侧发射效率为α；Г是每单位面积的FPOF 6的光响应效率。光功率输出Pout与燃料液位h的关系的详细数学推导由以下方程描述：
Pout＝Poa+Pof＝PiΓ{[α2B(2πr)Aff]h3+[αAAfa-B(2πrα2H)Aff+αBAff]h2-(2AHαAfa)h+αAH2Afa} (1)
其中，并且物理上，随着燃料液位改变，Pout是由空气8吸收来自SPOF4的光子引起的光功率输出(Poa)和由燃料10吸收来自SPOF 4的光子引起的光功率输出(Pof)的总和。fa是由SPOF 4在空气8中照射的FPOF 6的有效面积；ff是由SPOF 4在燃料10中照射的FPOF 6的有效面积；r是SPOF 4和FPOF 6中的每个的半径(r通常约为1mm)；a是当从SPOF 4发射的光通过空气8传播时空气的吸收系数；并且f是当从SPOF 4发射的光通过燃料10传播时燃料的吸收系数。
如方程(1)所示的光功率输出Pout与燃料液位h的理论关系遵循h的三阶方程。这种数学相关性通过在实验室中从喷气燃料液位测量获得的实验结果来证明。实验设置包括在玻璃管内并排定位的SPOF和FPOF。使用将塑料管从喷气燃料容器连接到玻璃管的小型液体泵送装置来实现玻璃管内的喷气燃料液位的变化。利用来自耦合到SPOF中的蓝色LED的恒定功率输出，当燃料液位改变时，使用光功率计测量FPOF的光功率输出Pout。
图2是示出来自那些实验测量结果的FPOF的光功率输出Pout与燃料液位h的曲线图。数据点由实心圆表示，而拟合这些数据点的曲线由虚线表示。在曲线图上绘出的每个数据点是包括以毫瓦为单位测量的FPOF光功率输出(纵坐标)与以毫米为单位测量的喷气燃料液位测量结果(横坐标)的有序对。在图2中绘出的实验数据示出了与三阶方程非常吻合的光功率输出Pout与燃料液位h。这证实了方程(1)的理论推导的有效性。
原则上，单个SPOF和单个FPOF应能够基于FPOF的检测到的光功率输出Pout提供燃料液位信息。但是在真实的飞机燃料箱中，存在可以在SPOF和FPOF的表面上积聚的燃料黏性物质和残渣的问题。这种积聚掩盖了燃料液位(h)测量的准确性。另一考虑因素是在使用中的飞机中使用的燃料的质量可能随时间而改变，因为不同的国家可能在它们的机场提供不同等级的燃料。此外，传感器系统应该具有稳定的光源(激光或LED)，以向SPOF 4提供适当的光功率输入Pin而用于测量燃料液位h。此外，随着时间的推移，POF可以老化，并且SPOF发射效率(α)和FPOF响应效率(Γ)可以随着时间而降低。为了克服这些问题，可以使用第二FPOF作为参考来构建耐用的燃料液位传感器。双FPOF方法描述如下。
图3示出了两个FPOF 6a和6b，其定位成在燃料箱2内部与SPOF 4相距相同的距离d。SPOF 4和FPOF 6a和6b具有相同的半径和长度。SPOF 4接收光功率输入Pin。图3中的水平箭头表示来自SPOF 4的侧发射光的传播。第一FPOF 6a和第二FPOF 6b被设计成具有不同的光学响应效率Γ1和Γ2。这可以通过FPOF 6a和6b的芯部的不同掺杂(例如，通过使用不同的掺杂剂或通过使用不同浓度的相同掺杂剂)来实现。由于FPOF 6a和6b的光响应效率Γ1和Γ2不同，所以它们的相应光功率输出Pout1和Pout2将不同。
飞机的机翼具有变化的高度，特别是在翼展方向上。因此，包含在飞机机翼内部的燃料箱具有改变的高度。通常，机翼燃料箱包括多个隔室。将希望的是，提供适合于安装在不同高度的燃料箱隔室中的不同长度的燃料液位传感器。例如，机翼的根部处的一些隔室可能具有几英尺的高度，而靠近机翼的顶部的其他隔室可能具有几英寸的高度。
使用公式(1)中所示的光功率输出与燃料液位的关系，两个FPOF 6a和6b的光功率输出Pout1和Pout2分别由以下方程给出：
Pout1＝PiΓ1{[α2B(2πr)Aff]h3+[αAAfa-B(2πrα2H)Aff+αBAff]h2-2AHαAfa)h+αAH2Afa}(2)
Pout2＝PiΓ2{[α2B(2πr)Aff]h3+[αAAfa-B(2πrα2H)Aff+αBAff]h2-(2AHαAfa)h+αAH2Afa}(3)
从方程(2)和(3)，可以导出下面的方程：
Pout2/Pout1＝Γ2/Γ1 (4)
Γ2/Γ1＝C01 (5)
方程(4)的结果表明，两个FPOF的相应光功率输出的比率独立于燃料液位。方程(5)的结果表明，光响应效率Γ2和Γ1与光功率输出Pout2和Pout1的比率等于常数C01。使用方程(2)和(3)，可以通过测量在任何燃料液位h处对于每个FPOF的光功率输出Pout1和Pout2来计算光学响应效率Γ2和Γ1的比率。
图4是示出实验室实验的结果的曲线图，其中，测量响应于一个SPOF光功率输入Pin和相应的喷气燃料液位产生的FPOF光功率输出(Pout1/Pout2)的比率。数据点用实心圆表示，而拟合这些数据点的曲线由粗线表示。在曲线图上绘出的每个数据点是包括光功率输出比率(纵坐标)与以毫米为单位测量的喷气燃料液位测量结果(横坐标)的有序对。图4示出了光功率输出比率Pout2/Pout1非常接近独立于燃料液位的常数。图4所示的实验结果证实了在方程(1)至(5)中导出的理论。
利用来自以上分析的结果，设计了双FPOF传感器，并且如下所述，提出了实现方式。
图5是示出包括具有不同的光响应效率的两个FPOF 6a和6b的燃料液位光传感器的图示。FPOF 6a和6b中的每个定位成在飞机的燃料箱2内部与SPOF 4相距距离d。燃料箱2包含具有燃料黏性物质和残渣12的喷气燃料10(由小实心方块表示)。
在飞机的运行之前，应该校准图5中所示的安装好的双FPOF燃料液位传感器。这个双FPOF燃料液位传感器将一个FPOF(例如，FPOF 6a)用作测量POF，而将另一FPOF(例如，FPOF 6b)用作参考POF。在校准过程期间，记录燃料液位与光功率输出Pout1和Pout2，并且计算和记录比率Pout2/Pout1。所得到的值是常数C01。
之后，在飞机的运行期间，使用来自测量FPOF 6a的光功率输出Pout1来指示基于来自校准的数据的燃料液位。但是，在正在飞机中使用的传感器的寿命期间，如图5所示，燃料黏性物质和残渣12将沉积在SPOF 4和FPOF 6a和6b上，POF在飞机的寿命期间老化，并且对于使用中的飞机，燃料质量将变化。所有这些因素都可以有效地降低两个FPOF 6a和6b的相应光响应效率Γ1和Γ2。但是通过使用燃料液位电子处理器(图5中未示出)来连续地监测和调节两个FPOF 6a和6b的光功率输出Pout1和Pout2的衰减并且连续地调整对SPOF4的光功率输入Pin，可以补偿黏性物质、残渣、POF老化和燃料质量变化的影响，从而使得理论光功率输出Pout1与燃料液位测量结果在正在飞机中使用的双FPOF燃料液位传感器的寿命期间不改变。
仍然参照图5，燃料黏性物质和残渣12降低了照射FPOF 6a和6b的表面的输入光功率。POF老化降低了SPOF发射效率α和光响应效率Γ1和Γ2。类似地，燃料质量的改变对于减小FPOF 6a和6b的光功率输出Pout1和Pout2也具有相同的效果。双FPOF燃料液位传感器的设计部分地通过增加对SPOF 4的光功率输入Pin来补偿黏性物质、残渣、POF老化和燃料质量变化的影响。
图6示出了双FPOF设计及它的电子处理器20(或控制器)，其被配置为实现稳定和可靠的燃料液位感测。图6还示出了控制器电子功能，其被设计成在传感器操作的寿命期间保持光响应效率Γ1和Γ2的恒定比率。
如图6所示，FPOF 6a的输出连接到第一可变光衰减器14a(由标记为VOA1的方框表示)，而FPOF 6b的输出连接到第二可变光衰减器14b(由标记为VOA2的方框表示)。这些可变光衰减器是通过施加外部电压使FPOF光功率输出衰减(即减小其强度)的光衰减器。通过改变所施加的外部电压的大小，可以调节衰减的程度。由通过电连接器22从电子处理器20接收的相应控制信号来控制施加到第一可变光衰减器14a和第二可变光衰减器4b的外部电压的大小的调节，该电连接器电连接到电子处理器20，如图6所示。
在完全的双FPOF燃料液位传感器在飞机的燃料箱2中时执行一次校准。在该第一校准期间，FPOF 6a和6b的光响应效率Γ1和Γ2分别被测量为Γ01和Γ02，且然后通过计算比率Γ02/Γ01来确定常数C01。双FPOF燃料液位传感器的设计将FPOF 6a用作燃料液位感测FPOF，而将FPOF 6b用作参考FPOF。首先，制造FPOF 6a和6b，使得FPOF 6a的光响应效率Γ01大于FPOF 6b的光响应效率Γ02。在校准过程期间，将表示燃料液位与两个光功率输出Pout1和Pout2的电子数字数据记录在存储在非暂时性有形计算机可读存储介质(诸如电子处理器20的非易失性存储器)中的查找表中。此外，导出拟合数字校准数据的三阶方程。当光功率输出Pout1是这两个存储值之间的值时，可以使用该三阶方程来在查找表中的两个存储值之间进行插值。燃料液位h与Pout1之间的关系从在校准期间获取并存储(作为电子数字数据)在处理器的存储器中的测量数据导出。
FPOF 6a和6b分别连接到第一可变光衰减器14a和第二可变光衰减器14b。来自第一可变光衰减器14a和第二可变光衰减器14b的光功率输出Pout1和Pout2分别光耦合到第一光探测器16a和第二光探测器16b。由第一光检测器16a和第二光检测器16b输出的信号的大小随着从FPOF 6a和6b的端部发射的光的强度的增加而单调地增加。从第一光检测器16a输出的光电流电耦合到第一互阻抗放大器18a(由标记为TI1的方框表示)，并且从第二光检测器16b输出的光电流电耦合到第二互阻抗放大器18b(由标记为TIA2的方框表示)。互阻抗放大器是电流到电压转换器，通常使用运算放大器来实现。第一互阻抗放大器18a和第二互阻抗放大器18b将光电流转换成与来自第一可变光衰减器14a和第二可变光衰减器14b的光功率输出Pout1和Pout2成线性比例的相应电压V1和V2。如图6所示，电压V1和V2通过电连接器22施加到电子处理器20的相应输入端口。
向SPOF4提供光功率输入Pin的光源24是高功率LED或激光器。根据一个实施例，光源24发射具有455nm(蓝色)的中心波长的光，因为该波长处的光源具有用于FPOF 6a和6b的光激发的高光子能量。(在下面提供关于光源的其他细节。)由FPOF 6a和6b输出的光的波长具有窄的光谱带宽，具有692nm(红色)的中心波长。图6中的水平箭头表示在光源24的操作期间从SPOF 4传播到FPOF 6a和6b的光(即，光子)。光源24电耦合到光源功率控制器26(由图6中标记为LSPC的方框表示)，其被配置为响应于来自电子处理器20的控制信号在温度变化期间并在双FPOF燃料液位传感器的操作的寿命期间使光功率输入Pin稳定。
电子处理器20被配置为将燃料液位数据发送到飞机中的燃料液位指示器28。电子处理器20可以是专用微处理器或通用计算机，并且可以通过使用查找表、校准曲线或通过求解方程式(视情况而定)来计算测得的燃料的液位(即，高度)。燃料液位指示器28可以呈现基于由电子处理器20接收的光功率数据来确定存在于燃料罐2内的燃料的量的信息。燃料液位指示器28可以采取具有显示处理器的显示装置的形式，该显示处理器被编程为在显示屏幕上以图形和/或文字数字显示测量结果(例如，燃料液位)。
仍然参照图6，电子处理器20可以是计算机或位于飞机上的飞行控制系统的一部分。在确定存在于不规则形状的燃料箱中的燃料的量时，电子处理器20可以执行各种例程，以基于从适当地放置在燃料箱2的各种隔室中的相应对的FPOF 6a和6b接收的光功率数据来计算存在的燃料的量。燃料信息处理软件可以包括例程，其考虑到燃料箱2的形状来确定燃料箱2中剩余的燃料的量。燃料信息处理软件还可以包括用于校准过程的例程，以在第一次使用之前形成基线或维持燃料读数的准确性。由电子处理器20提供给燃料液位指示器28的读数可以在呈现之前求积分或求平均值，并且可以以不同的时间间隔提供。
图7是根据一个示例的确定由电子处理器20执行的迭代算法的步骤的流程图。基于上述燃料液位测量理论和方程(4)和(5)，电子处理器20被配置为将模拟电压V1和V2转换成数字数据(步骤52)，且然后计算比率Γ2/Γ1＝V2/V1＝C1(步骤54)。在将燃料液位数据发送到飞机中的燃料液位指示器28之前(步骤60)，电子处理器20确定是否C1＝C01(步骤56)。
如果在步骤56中，电子处理器20检测到比率Γ2/Γ1＝C1不偏离常数C01，则电子处理器20使用V1(其与Pout1成线性比例)来在查找表中查找燃料液位h(步骤58)。如果V1的大小落在存储在查找表中的较高值和较低值之间，则可以使用先前描述的三阶方程来计算燃料液位h。然后将燃料液位h输出到燃料液位指示器28(步骤60)。
如果在步骤56中，电子处理器20检测到C1(等于比率Γ2/Γ1)偏离(即，不等于)预定的常数C01，则电子处理器20通过光源功率控制器26增加光功率输入Pin，并且调整第一可变光衰减器14a和第二可变光衰减器14b中的一个或两个的衰减的水平，以实现稳定的比率Γ2/Γ1。电子处理器20确定是否C1>C01(步骤62)。
如果C1>C01，则电子处理器20执行以下计算(步骤64)：
ΔC1＝(1/C01-1/C1)C01 (6)
电子处理器20然后产生指示光源功率控制器26使光功率输入Pin增加ΔC1的控制信号(步骤66)和指示第二可变光衰减器14b使衰减增加ΔC1的控制信号(步骤68)。这些调整步骤迭代地执行。
相反，如果C1不大于C01，则电子处理器20执行以下计算(步骤70)：
ΔC1＝(C01-C1)/C01 (7)
电子处理器2 0然后产生指示光源功率控制器26使光功率输入Pin增加ΔC1的控制信号(步骤72)和指示第一可变光衰减器14a使衰减增加ΔC1的控制信号(步骤74)。这些调整步骤迭代地执行。
当在迭代过程之后实现比率Γ2/Γ1＝C01时，电子处理器20基于来自FPOF 6a的V1值执行燃料液位计算(步骤58)，且然后将燃料液位信息输出到飞机的燃料液位指示器28(步骤60)，其中，V1与Pout1成线性比例。
用于光功率输入Pin的替代光源选择是具有在从200到400nm的范围内的波长的紫外光源(例如，LED或激光器)。紫外光源具有比蓝色光源更高的光子能量。因此，紫外光源增加了FPOF的光响应效率Γ1和Γ2。紫外线光源还具有清除和减少沉积在SPOF和FPOF表面上的黏性物质和残渣的量的能力，从而增加双FPOF燃料液位传感器的工作寿命。
在图8-17中示出根据一个实施例的POF组件的详细硬件设计。完全组装好的POF组件至少包括以下元件：一个SPOF 4、两个FPOF 6a和6b、三个玻璃管30a-30c、三个复合保持杆32a-32c、两个端盖34和36、复合外管38以及光纤保持筒40。
图8示出了根据一个实施例的布置成与位于等边三角形的顶点处的三个POF的中心轴线平行的一个SPOF 4和两个FPOF 6a和6b的透视图。使用具有与玻璃管30a匹配的良好折射率的光学透明环氧树脂，将SPOF 4的主要部分嵌入具有高强度的玻璃管30a中。SPOF 4的长度大于玻璃管30a的长度，其中SPOF4的一端终止于玻璃管30a的一端，而SPOF4的另一端延伸超过玻璃管30a的另一端。类似地，使用具有与玻璃管匹配的良好折射率的光学透明环氧树脂，将FPOF 6a和6b的主要部分嵌入具有高强度的相应玻璃管30b和30c中。FPOF 6a的长度大于玻璃管30b的长度，其中FPOF 6a的一端终止于玻璃管30b的一端，而FPOF 6a的另一端延伸超过玻璃管30b的另一端。类似地，FPOF 6b的长度大于玻璃管30c的长度，其中FPOF 6b的一端终止于玻璃管30c的一端，而FPOF 6a的另一端延伸超过玻璃管30c的另一端。延伸超过玻璃管30a-30c的SPOF 4和FPOF 6a和6b的终端部分在下文中将被称为“非嵌入部分”。
在将SPOF4及FPOF 6a和6b的主要部分嵌入玻璃管30a-30c内部之后，三个玻璃管30a-30c分别装在形成于相应复合保持杆32a-32c中的相应凹槽33a-33c中(参照图9)。如图9所示，玻璃管30a-30c部分地嵌入相关联的复合保持杆32a-32c中并部分地伸出到相关联的复合保持杆32a-32c外。复合保持杆32a-32c支撑并部分地保护相关联的玻璃管30a-30c。根据一个实施例，复合保持杆32a-32c中的凹槽33a-33c具有半径略大于玻璃管30a-30c的半径的半圆形轮廓。
图10是表示定位并定向(即，定位)成使得它们的中心轴线定位于第一等边三角形T1(由虚线表示)的顶点处并且SPOF4及FPOF 6a和6b的中心轴线定位于第一等边三角形T1内部的第二等边三角形T2(由虚线表示)的顶点处的复合保持杆32a-32c的端视图的图示。第二等边三角形T2的顶点与第一等边三角形T1的相应顶点隔开相同的距离。根据替代实施例，复合保持杆32a-32c可以定位成使得它们的中心轴线定位于等腰三角形的顶点处，其中FPOF 6a和6b中的每个与SPOF 4分开第一距离，并且FPOF 6a和6b彼此分开与第一距离不同的第二距离。如图10所示，SPOF 4和玻璃管30a彼此是同心的，FPOF 6a和玻璃管30b彼此是同心的，而FPOF 6b和玻璃管30a彼此是同心的。
根据一个示例，图10所示的元件具有以下尺寸：SPOF 4和FPOF 6a和6b每个具有1mm的直径；玻璃管30a-30c每个具有2mm的直径；复合保持杆32a-32c每个具有4mm的直径；相应POF的中心轴线定位成从相关联的复合保持杆的中心轴线偏离中心2mm的距离；并且FPOF 6a和6b的中心轴线与SPOF 4的中心轴线分开并彼此分开3.25mm的距离。换言之，等边三角形T2的边具有3.25mm的长度。这些尺寸可以基于飞机的系统要求来修改。
图11是示出图9和10中所示的复合保持杆32a-32c(具有部分地嵌入的玻璃管30a-30c)的侧视图的图示。如图11所示，SPOF 4和FPOF 6a和6b的相应未嵌入部分延伸超过相应玻璃管30a-30c的端部。
图12是表示包括图8-11中所示的部件以及额外部件(即，设置在其相对端处的一对端盖，以将复合保持杆32a-32c保持在图10所示的它们的相应位置处)的端盖组件的分解立体图的图示。(如本文所使用的，术语“位置”包括固定的三维坐标系中的位置和相对于该坐标系的取向)。更具体地，SPOF 4和FPOF 6a和6b中的每个的一端由顶部端盖34保持在位，并且每个复合保持杆32a-32c的一端由底部端盖36保持在位。顶部端盖34和底部端盖36可以压配合或环氧树脂结合到复合保持管32a-32c。
如图15中最佳所示，顶部端盖34包括与第二部分34b整体形成的第一部分34a。第一部分34a具有圆柱形外表面，其具有第一半径；第二部分34b具有圆柱形外表面，其具有小于第一半径的第二半径。顶部端盖34可以由热塑性复合材料制成。
再次参考图12，顶部端盖34具有中心开口46和设置在开口46的相对侧上的两个额外开口48a和48b。开口46、48a和48b可以是椭圆形或卵形。所有的开口46、48a和48b都轴向地延伸穿过顶部端盖34的第一部分34a和第二部分34b。
如在图13的端视图中最佳所示，光纤保持筒40装在中心开口46中并具有三个开口，SPOF 4和FPOF 6a和6b将穿过这三个开口。虽然在图13中描绘的示例示出了具有椭圆形形状的光纤保持筒40，但光纤保持筒40也可以具有椭圆形以外的几何形状。
如图17所示，SPOF 4和FPOF 6a和6b的端部延伸穿过(由虚线表示)并超过光纤保持筒40。这些光纤端部将通过燃料箱2的壁处的相应光学连接器(图中未示出)连接到燃料箱2外部的外部光纤。这些光学连接器中的一个将SPOF4连接到将SPOF4光耦合到光源24的外部光纤(图中未示出)。其他两个光纤连接器将FPOF 6a和6b连接到分别将FPOF 6a和6b光耦合到第一可变光衰减器14a和第二可变光衰减器14b(图6所示)的相应外部光纤(图中未示出)。
图14是示出底部端盖36的平面图的图示。底部端盖36具有圆柱形外表面，其具有等于顶部端盖34的第二部分34b的第二半径的半径。底部端盖36可以由热塑性复合材料制成。底部端盖36具有三个开口42a-42c，用于接收具有部分地嵌入的玻璃管30a-30c的相应复合保持杆32a-32c中的每个的一端。底部端盖36中的开口42a-42c将三个复合保持杆32a-32c与部分地嵌入的玻璃管30a-30c对准并保持在图10所示的位置。底部端盖36还具有设置在三个开口42a-42c的阵列的相对侧上的一对开口44a和44b。所有的开口42a-42c、44a和44b都轴向地延伸穿过底部端盖36。
由于SPOF 4和FPOF 6a和6b分别相对于保持它们的复合保持杆32a-32c固定，所以顶部端盖34和底部端盖36具有将SPOF 4和FPOF 6a和6b彼此对准地保持在固定距离处的效果。更具体地，底部端盖36中的开口42a-42c(在图14中最佳所示)和光纤保持筒40中的开口将SPOF 4和FPOF 6a和6b保持在图10所示的期望位置处。可以使用复合外管38内部的额外结构来支撑嵌入的SPOF 4和FPOF 6a和6b中的每个的中间部分(在图中未示出该结构)。顶部端盖34和底部端盖36与复合外管38内部的支撑结构一起使得SPOF 4和FPOF 6a和6b能够承受飞机的燃料箱2中的极端振动和温度环境。
图15是表示包括在它的相对端处具有端盖的三个复合保持杆32a-32c(具有部分地嵌入的玻璃管)的端盖组件的侧视图的图示。该端盖组件以图16所示的方式耦合到复合外管38，该组合在本文中被称为“POF组件”。复合外管38是圆柱形管，具有稍大于底部端盖36和顶部端盖34的部分34b的外半径的内半径。顶部端盖34的部分34a的外圆周表面具有外螺纹。带螺纹的端盖组件拧入复合外管38中。如图16中所示，在图15中描绘的整个端盖组件插入复合外管38内部，除了顶部端盖34的部分34a之外。
如前所述，图17示出了图16所示的POF组件的局部剖视图。仅以截面示出了顶部端盖34和复合外管38，该截面在如图17所示的纸的平面内截取。如图17所示，复合保持杆32a-32c的上端(即，左侧上的端部)以形状配合关系装在形成于顶部端盖34的部分34b中的相应凹槽内部，三个圆形导通孔用于部分34a中的SPOF和两个FPOF，而复合保持杆32a-32c的下端(即，右侧上的端部)以形状配合关系装在形成于底部端盖36中的相应开口42a-42c内部。在燃料液位测量期间，复合外管38内部的空的空间(包括在图10中看到的设置在三角形T2内的玻璃保持管30a-30c之间的空的空间)将用燃料填充。当在图16和17中所示的POF组件插入飞机燃料箱2中时，底部端盖36中的开口44a和44b(参见图14)允许燃料流入复合外管38中。
尽管图中未示出，但是每个光纤是由挤压玻璃或塑料制成的柔性的、光学透明或半透明的光纤。其可以作为波导或光管，以在光纤的两端之间传输光线。光纤通常包括具有相对较高的折射率的透明或半透明芯部，其被具有相对较低的折射率的透明或半透明包层材料包围。光通过全内反射保持在芯部中。这使得光纤充当波导。
根据本文所公开的实施例，修改SPOF 4的包层(例如，通过使圆周表面粗糙化或在圆周表面上开槽口)，以实现沿光纤的长度侧发射的径向光的受控水平。更具体地，可以处理SPOF 4的包层，以在由护套中的相应纵向槽界定的两个区域中产生不均匀的表面。例如，包层的外表面可以在由护套中的相应纵向槽重叠的两个区域中被粗糙化或开槽口，从而形成两个侧窗。FPOF 6a和6b的包层可以以类似的方式修改，以形成当光传感器安装在燃料箱2内部时面向SPOF 4的相应侧窗的相应侧窗。
根据本文所公开的实施例，FPOF 6a和6b的芯部具有不同的荧光掺杂剂或不同浓度的相同荧光掺杂剂，使得FPOF 6a和6b的光响应效率将不同。FPOF 6a和6b的芯部可以通过来自SPOF 4的照射在FPOF 6a和6b的侧窗上且然后进入芯部的光而激活。(当轨道电子通过在由某种能量激发到较高量子态之后发射光的光子而松弛到其基态时出现荧光)。荧光掺杂剂产生光，该光沿着FPOF 6a和6b的长度行进，且然后分别通过第一可变光衰减器14a和第二可变光衰减器14b输出到第一光检测器16a和第二光检测器16b。
在图6所示的示例中，使用光纤来测量燃料箱2中的燃料的液位。在其他实施例中，可以使用相同的设备来检测其他液体。例如，上述系统可用于检测容器中的水的存在或用于液压系统的储存器中的液压流体的存在。检测燃料箱中的燃料的说明是为了说明的目的而提出的，并不意味着限制可以使用图6所示的系统的方式。
侧发射光纤和两个接收(荧光)光纤可以包括在美国专利申请公开第2016/0138958号中公开的几个增强中的一些或全部，将该申请的公开内容整体通过引用结合于此。为了避免疑问，现在将提供这些增强的以下概述。
第一，反射镜盖可以附接到侧发射光纤的底端，以通过侧发射光纤将光反射回来并防止光在底端丢失。类似的反射盖可以附接到荧光光纤的底端，以通过荧光光纤朝着衰减器将光反射回来。
第二，侧发射光纤还可以包括布置在侧发射光纤和周围护套之间的弯曲反射表面。优选地，护套由非光学透明或半透明的材料(例如，金属或聚合物材料)制成。类似地，荧光光纤还可以包括布置在荧光光纤和周围护套之间的弯曲反射表面。优选地，护套由非光学透明或半透明的材料(例如，金属或聚合物材料)制成。在护套由聚合物材料制成的情况下，护套可以通过模制形成。侧发射光纤可以具有圆形、方形或六边形横截面，其中模制的护套与光纤的形状一致。
第三，侧发射光纤和荧光光纤还可以包括形成(例如，通过模制)在相应护套的纵向槽中的相应透镜。优选地，透镜在纵向狭槽的整个长度上延伸。结合地，透镜和护套围绕侧发射光纤，其中透镜与侧发射光纤的侧窗接合。类似地，透镜和护套围绕每个荧光光纤，其中透镜与荧光光纤的侧窗接合。优选地，透镜由环氧树脂制成。
本文所公开的双FPOF燃料液位传感器不使用燃料箱中的金属部件或电线。因此，燃料箱与电磁干扰和照明效果绝缘。由于使用光传感器来测量燃料液位，所以飞机的重量和成本可以降低。
使用电传感器的机翼燃料箱系统可以通过替代本文所公开的光传感器来改装。用于电传感器的双屏蔽电线可以用轻质且柔性的塑料光纤代替，消除了布线和支撑支架的重量，并且消除了电线的雷击、短路、磨损的电磁效应。
尽管已经参照各种实施例描述了光学燃料液位传感器，但是本领域技术人员将会理解，在不背离本文的教导的情况下，可以做出各种变化，并且可以用等同物替代其元件。另外，可以做出许多修改，以在特定的情况下使概念和变形适应本文所公开的实践。因此，由权利要求覆盖的主题旨在不限于所公开的实施例。
上面所公开的实施例使用一个或多个计算系统。如在权利要求中所使用的，术语“计算系统”包括通过网络或总线通信的以下中的一个或多个：计算机、处理器(例如，本文所公开的电子处理器20)、控制器、中央处理单元、微控制器、精简指令集计算机处理器、ASIC、可编程逻辑电路、FPGA、数字信号处理器和/或能够执行在本文所描述的功能的任何其他电路或处理装置。例如，计算系统可以包括经由接口通信的多个微控制器或多个处理器。
本文所描述的方法可以被编码为在非暂时性有形计算机可读存储介质(包括但不限于，存储装置和/或内存装置)中体现的可执行指令。这种指令在由处理或计算系统执行时使系统装置执行本文所描述的方法的至少一部分。
在下文中阐述的过程权利要求不应该被解释为要求其中所述的步骤按照字母顺序(权利要求中的任何字母顺序仅用于引用先前所述的步骤的目的)或按照叙述的顺序来执行，除非权利要求语言明确指定或指出表示执行那些步骤中的一些或全部的特定顺序的条件。过程权利要求也不应被解释为排除同时或交替执行的两个或更多个步骤的任何部分，除非权利要求语言明确指出陈述排除这种解释的条件。

Claims (12)

1.一种用于测量储存器中的液体的液位的系统，包括：
光源，用于输出光；
侧发射光纤，具有光耦合到所述光源的一端；
光检测器，用于将入射光转换为表示所述入射光的光功率的电信号；以及
荧光光纤，定位成与所述侧发射光纤平行且距所述侧发射光纤一定距离，并且具有光耦合到所述光检测器的一端。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括将所述荧光光纤光耦合到所述光检测器的可变光衰减器。
3.根据权利要求2所述的系统，还包括：
计算系统，所述计算系统电耦合到所述可变光衰减器；
电流到电压转换器，电耦合以接收由所述光检测器输出的光电流，并且将电压传输到所述计算系统；以及
燃料液位指示器，电耦合到所述计算系统，其中，所述计算系统还被配置成将燃料液位输出到所述燃料液位指示器，所述燃料液位部分地基于从所述电流到电压转换器接收的电压。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述侧发射光纤和所述荧光光纤由塑料制成。
5.一种光学系统，包括：
第一复合保持杆、第二复合保持杆和第三复合保持杆；
第一玻璃管、第二玻璃管和第三玻璃管，分别部分地嵌入所述第一复合保持杆、所述第二复合保持杆和所述第三复合保持杆中并部分地从所述第一复合保持杆、所述第二复合保持杆和所述第三复合保持杆突出；
侧发射塑料光纤，嵌入所述第一玻璃管中；
第一荧光塑料光纤，嵌入所述第二玻璃管中；
第二荧光塑料光纤，嵌入所述第三玻璃管中；以及
支撑结构，所述支撑结构支撑所述第一复合保持杆、所述第二复合保持杆和所述第三复合保持杆，使得由所述侧发射塑料光纤发射的光将被所述第一荧光塑料光纤和所述第二荧光塑料光纤接收。
6.根据权利要求5所述的光学系统，其中，所述支撑结构包括：
复合外管，具有第一端和第二端；
第一端盖，附设到所述复合外管的所述第一端；以及
第二端盖，附设到所述复合外管的所述第二端，
其中，所述第一复合保持杆、所述第二复合保持杆和所述第三复合保持杆设置在所述复合外管内部。
7.根据权利要求6所述的光学系统，还包括具有第一开口、第二开口和第三开口的光纤保持筒，其中，所述第一端盖具有被配置为接收所述光纤保持筒的开口，所述侧发射塑料光纤穿过所述光纤保持筒中的所述第一开口，所述第一荧光塑料光纤穿过所述光纤保持筒中的所述第二开口，并且所述第二荧光塑料光纤穿过所述光纤保持筒中的所述第三开口。
8.根据权利要求6所述的光学系统，其中，所述第二端盖具有第一开口、第二开口和第三开口，所述第一开口、所述第二开口和所述第三开口被配置成接收所述第一复合保持杆、所述第二复合保持杆和所述第三复合保持杆的相应端部。
9.一种用于测量储存器中的液体的高度的方法，包括：
将侧发射光纤和第一荧光光纤放置在包含在储存器内具有相应位置的液体中，在所述相应位置处，所述侧发射光纤和所述第一荧光光纤相互平行并隔开一定距离，并且所述第一荧光光纤具有第一光响应效率；
将来自光源的光输入到所述侧发射光纤的一端中；
从所述侧发射光纤侧发射至少一些输入光；
将至少一些侧发射光吸收到所述第一荧光光纤内部；
响应于侧发射光的吸收通过所述第一荧光光纤内部的荧光来产生光；
从所述第一荧光光纤的一端发射由荧光产生的光；
将由所述第一荧光光纤发射的至少一些光转换成第一光电流；
将所述第一光电流转换成第一电压；
部分地基于所述第一电压的大小来计算所述储存器中的所述液体的高度；并且
在显示器上可视地指示所述高度。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，放置步骤还包括将第二荧光光纤放置在包含在储存器内具有一位置的液体中，在所述位置处，所述侧发射光纤和所述第二荧光光纤相互平行并隔开一定距离，并且所述第二荧光光纤具有与所述第一光响应效率不同的第二光响应效率，所述方法还包括：
将至少一些侧发射光吸收到所述第二荧光光纤内部；
响应于侧发射光的吸收通过所述第二荧光光纤内部的荧光来产生光；
从所述第二荧光光纤的一端发射由荧光产生的光；
将由所述第二荧光光纤发射的至少一些光转换成第二光电流；
将所述第二光电流转换成第二电压；
计算所述第一电压和所述第二电压的比率；并且
将计算出的比率与预定常数进行比较，
其中，如果计算出的比率和所述预定常数相等，则计算所述高度。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括：如果计算出的比率和所述预定常数不相等，则使由所述第一荧光光纤发射和所述第二荧光光纤发射的光衰减。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：如果计算出的比率和所述预定常数不相等，则改变输入到所述侧发射光纤的一端内的光的光功率。
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