CN114646371A - 一种基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置，包括光频域反射计OFDR和传感光纤，传感光纤包括传输光纤和引导光纤；OFDR将光信号提供给传输光纤，引导光纤将光信号从传输光纤中引导出来沿着引导光纤的包层与空气界面传输，在引导光纤上传输的光信号从空气入射到液体中时，引导光纤上与液面接触的对应位置处产生强反射峰，强反射峰随着反向传输的倏逝场通过引导光纤、传输光纤被传输回OFDR，OFDR将所述倏逝场转换为电信号，在液位测量时，根据所述电信号中强反射峰的位置，确定所述液位的位置。本发明液位测量装置同时具有高测量精度、长测量距离、高信噪比且对温度不敏感的特性。

Description

一种基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置

技术领域

本发明属于液位测量领域，具体涉及一种基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置。

背景技术

液位传感在化工加工、燃料储存和运输系统、油罐/储油罐和污水处理厂等工业应用中起着至关重要的作用。现有的液位传感装置要么测量精度不够，要么测量距离不够，要么信噪比不高，要么对温度敏感。因此急需研发出一种同时具有高测量精度、长测量距离、高信噪比且对温度不敏感的液位测量装置。

发明内容

本发明提供一种基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置，以解决目前液位传感装置不同时具备高精度、长测量距离、高信噪比以及对温度不敏感特性的问题。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置，包括光频域反射计OFDR和传感光纤，所述传感光纤包括传输光纤和引导光纤；所述OFDR将光信号提供给所述传输光纤，所述引导光纤将所述光信号从所述传输光纤中引导出来沿着所述引导光纤的包层与空气界面传输，在所述引导光纤上传输的光信号从空气入射到液体中时，所述引导光纤上与液面接触的对应位置处产生强反射峰，所述强反射峰随着反向传输的倏逝场通过所述引导光纤、传输光纤被传输回所述OFDR，所述OFDR将所述倏逝场转换为电信号，在液位测量时，根据所述电信号中强反射峰的位置，确定所述液位的位置。

在一种可选的实现方式中，所述OFDR包括激光器、第一耦合器、辅助干涉仪、主干涉仪和数据采集卡，所述激光器与所述第一耦合器的输入端连接，所述第一耦合器的第一输出端连接所述辅助干涉仪，第二输出端连接所述主干涉仪，所述辅助干涉仪和主干涉仪分别与所述数据采集卡连接；

所述第一耦合器将所述激光器提供的光信号分成两路，第一路传输给所述辅助干涉仪，第二路传输给所述主干涉仪，所述辅助干涉仪对所述第一路中的部分光信号以及所述第一路中经延迟处理后的另一部分光信号进行拍频，转换生成第一拍频电信号；所述主干涉仪将所述第二路中的一部分光信号通过所述传输光纤传输给所述引导光纤，所述引导光纤上与液面接触的对应位置处产生的强反射峰随着倏逝场反向传输回所述主干涉仪，所述主干涉仪对所述倏逝场以及所述第二路中的另一部分光信号进行拍频，转换生成第二拍频电信号，抑制了所述倏逝场中的强度噪声；所述数据采集卡分别对所述第一拍频电信号和第二拍频电信号进行同步采集；

根据所述第一拍频电信号解调出所述光信号的瞬时光频信息，根据所述第二拍频电信号解调出所述倏逝场中强反射峰的位置，从而确定所述液位的位置，在解调所述第二拍频电信号时，根据所述瞬时光频信息对所述第二拍频电信号进行非线性调谐补偿。

在另一种可选的实现方式中，所述辅助干涉仪包括第二耦合器、延迟光纤、第三耦合器和第一平衡放大光电探测器，所述第一耦合器的第一输出端连接所述第二耦合器的输入端，所述第二耦合器的第一输出端连接所述第三耦合器的第一输入端，第二输出端通过所述延迟光纤连接所述第三耦合器的第二输入端，所述第三耦合器的输出端连接所述第一平衡放大光电探测器的输入端，所述第一平衡放大光电探测器的输出端连接所述数据采集卡。

在另一种可选的实现方式中，所述第一耦合器将所述激光器提供的光信号分成两路后，将第一路传输给所述第二耦合器，所述第二耦合器将所述第一路中的一部分光信号直接传输给所述第三耦合器，将所述第一路中的另一部分光信号经所述延迟光纤延迟处理后传输给所述第三耦合器；

所述第三耦合器对所述第一路中的一部分光信号以及经延迟处理后的另一部分光信号拍频，生成第一拍频光信号，并将所述第一拍频光信号传输给所述第一平衡放大光电探测器；所述第一平衡放大光电探测器将所述第一拍频光信号转换为所述第一拍频电信号。

在另一种可选的实现方式中，所述主干涉仪包括第四耦合器、偏振控制器、环形器、第五耦合器和第二平衡放大光电探测器，其中所述第一耦合器的第二输出端连接所述第四耦合器的输入端，所述第四耦合器的第一输出端通过所述偏振控制器连接所述第五耦合器的第一输入端，第二输出端连接所述环形器的第一端，所述环形器的第二端连接所述传输光纤，第三端连接所述第五耦合器的第二输入端；所述第五耦合器的输出端连接所述第二平衡放大光电探测器的输入端，所述第二平衡放大光电探测器的输出端连接所述数据采集卡。

在另一种可选的实现方式中，所述第一耦合器将所述激光器提供的光信号分成两路后，将第二路传输给所述第四耦合器，所述第四耦合器将所述第二路中的一部分光信号传输给所述偏振控制器，所述偏振控制器对所述一部分光信号进行偏振控制后传输给所述第五耦合器；

所述第四耦合器将所述第二路中的另一部分光信号传输给所述环形器的第一端，此后所述另一部分光信号从所述环形器的第二端输出，并通过所述传输光纤传输给所述引导光纤，所述引导光纤上与液面接触的对应位置处产生的强反射峰随着倏逝场反向传输回所述环形器的第二端，此后所述强反射峰随着倏逝场从所述环形器的第三端传输至所述第五耦合器；

所述第五耦合器对所述一部分光信号以及包括强反射峰的倏逝场进行拍频，生成第二拍频光信号，并将所述第二拍频光信号传输给所述第二平衡放大光电探测器；所述第二平衡放大光电探测器将所述第二拍频光信号转换为所述第二拍频电信号。

在另一种可选的实现方式中，所述数据采集卡的外部触发采集信号为所述激光器波长扫描时输出的电平信号。

在另一种可选的实现方式中，所述传输光纤为单模光纤。

在另一种可选的实现方式中，所述引导光纤为无芯光纤或经处理后的多模光纤。

在另一种可选的实现方式中，所述数据采集卡与处理器连接，所述数据采集卡分别对所述第一拍频电信号和第二拍频电信号进行采集，并传输给所述处理器；

所述处理器根据所述第一拍频电信号解调出所述光信号的瞬时光频信息，根据所述第二拍频电信号解调出所述倏逝场中强反射峰的位置，从而对所述液位进行测量，在解调所述第二拍频电信号时，根据所述瞬时光频信息对所述第二拍频电信号进行非线性调谐补偿。

本发明的有益效果是：

1、本发明基于倏逝场，使OFDR提供的光信号沿着引导光纤的包层与空气界面传输，利用空气折射率与液体折射率相差很大的特性，使得引导光纤在与液面接触的对应位置处产生强反射峰，强反射峰随着倏逝场反向传输回OFDR，OFDR将倏逝场转换为电信号，由于强反射峰产生在液面处，因此根据电信号中强反射峰的位置，可以实现液位测量，本发明液位测量方式简单，且只需要确定强反射峰的位置就可确定液面位置，因而数据处理方法也很简单；本发明产生的强反射峰的强度值相比于倏逝场中其他强度值高很多，因此采集到倏逝场的信噪比很高，更易识别出倏逝场中的强反射峰；本发明采用OFDR对倏逝场进行测量，可以提高测量精度，实现高精度实时监测，并且即便是很小的信号OFDR也能进行检测，因此本发明可以实现长距离液位测量；此外，本发明强反射峰是基于传输到液面的初始光信号和干扰信号产生的，并不需要考虑去除干扰信号，只要倏逝场信噪比高，即便倏逝场强度小，也能很容易识别出倏逝场中的强反射峰，由于本发明液位测量不受传输过程中干扰信号的影响，因而可以进一步提高液位测量距离；本发明采用传感光纤的形式进行液位测量，由于光纤的热膨胀系数α为0.55×10^-6/℃，可以使其具备对温度不敏感的特性，即便在温度变化的情况下也能实现液位测量；综上所述，本发明液位测量装置同时具有高测量精度、长测量距离、高信噪比且对温度不敏感的特性；

2、本发明在OFDR中设置辅助干涉仪，根据辅助干涉仪转换生成的第一拍频电信号，可以解调出初始光信号的瞬时光频信号，根据瞬时光频信息对第二拍频电信号(即第二拍频电信号中本振光信号对应的电信号)进行非线性调谐补偿，可以提高液位测量的准确度；

3、本发明对OFDR中主干涉仪的结构进行设计，使得主干涉仪不仅可以对倏逝场进行高精度实时测量，而且将偏振控制处理后的本振光信号与倏逝场进行拍频，生成第二拍频光信号，利用第二平衡放大光电探测器对第二拍频光信号进行平衡放大处理并转换为第二拍频电信号，可以抑制第二拍频电信号中的强度噪声，从而可以进一步提高液位测量装置的信噪比，使得强反射峰更易被识别，进而可以进一步提高测量距离；

4、本发明将数据采集卡的外部触发采集信号作为所述激光器波长扫描时输出的电平信号，可以保证激光器波长扫描时数据采集卡能够实现同步采集；

5、本发明通过将单模光纤作为传输光纤，可以降低光信号损耗，从而提高液位测量距离；

6、本发明通过设置处理器，由处理器对强反射峰的位置进行自动解析识别，可以实现液位自动测量。

附图说明

图1是本发明基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置的结构方框图；

图2是本发明传感光纤中光信号传输路径示意图；

图3是本发明基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置的一个实施例结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参见图1，为本发明基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置的结构方框图。结合图2所示，该基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置可以包括光频域反射计OFDR(Optical Frequency Domain Reflectometry，光频域反射计)和传感光纤2，所述传感光纤2包括传输光纤21和引导光纤22；所述OFDR将光信号提供给所述传输光纤21，所述引导光纤22将所述光信号从所述传输光纤21中引导出来，沿着所述引导光纤22的包层与空气界面传输，在所述引导光纤22上传输的光信号从空气入射到液体中时，所述引导光纤22上与液面接触的对应位置处产生强反射峰，所述强反射峰随着反向传输的倏逝场通过所述引导光纤22、传输光纤21被传输回所述OFDR，所述OFDR将所述倏逝场转换为电信号，在液位测量时，根据所述电信号中强反射峰的位置，确定所述液位的位置。

本实施例中，该传输光纤21可以为单模光纤，引导光纤22为一切可将光从纤芯中引导至包层与外界界面的光纤或光纤结构，如无芯光纤和经处理后的多模光纤。该多模光纤可以是经拉锥腐蚀或仅腐蚀后的多模光纤。由于单模光纤在C波段(1550mm附近)损耗很小，因此本发明通过将单模光纤作为传输光纤，可以降低光信号损耗，从而提高液位测量距离。该OFDR与该传输光纤的一端连接，该传输光纤的另一端与引导光纤连接。

在使用时，可以将传感光纤中至少该引导光纤固定在电动升降台上，控制电动升降台升降，使得引导光纤插入待测液位中，当传输光纤21中的光信号被引导光纤22引导出来后，光信号沿着该引导光纤22的包层与空气界面纵向传输时，由于包层的折射率(包层的材料通常为二氧化硅)大于空气的折射率，因此引导光纤22为折射率引导型光纤。光信号沿着引导光纤22长度方向传输过程中，当光信号传输到液体表面时，由于液体的折射率与空气的折射率相差很大，在引导光纤上与液面接触的对应位置处存在外界折射率突变，因此光信号会在对应位置处产生强反射峰，该强反射峰随着倏逝场被反向传输至OFDR。OFDR将包括强反射峰的倏逝场转换为电信号后传输给处理器，随着液位的变化，引导光纤22上产生强反射峰的位置也会发生变化，对应地在距离域上强反射峰会发生漂移，因此处理器根据强反射峰的位置，可以测量出液位的变化情况。

由上述实施例可见，本发明基于倏逝场，使OFDR提供的光信号沿着引导光纤的包层与空气界面传输，利用空气折射率与液体折射率相差很大的特性，使得引导光纤上在与液面接触的对应位置处产生强反射峰，强反射峰随着倏逝场反向传输回OFDR，OFDR将倏逝场转换为电信号，由于强反射峰产生在液面处，因此根据电信号中强反射峰的位置，可以实现液位测量，本发明液位测量方式简单，且只需要确定强反射峰的位置就可确定液面位置，因而数据处理方法也很简单；本发明产生的强反射峰的强度值相比于倏逝场中其他强度值高很多，因此采集到倏逝场的信噪比很高，更易识别出倏逝场中的强反射峰。本实施例中，可将信噪比定义为信号峰值的相对强度，噪声为以信号峰值区域为中心的10mm瑞利散射相对强度水平的平均值，本发明采集到的倏逝场中强反射峰附近的峰值区域几乎无信号，倏逝场的信噪比可以达到15dB以上。

本发明采用OFDR对倏逝场进行测量，可以提高测量精度(本发明测量精度可达20um)，实现高精度实时监测，并且即便是很小的信号OFDR也能进行检测，光信号沿着传感光纤传输的过程中会不断衰减，但是即便反向传输回的倏逝场强度很低，OFDR也能检测到，因此本发明可以实现长距离液位测量；此外，光信号沿着传感光纤传输的过程中干扰信号也会不断累积，传统的信号处理方式需要考虑干扰信号对本振信号的影响，干扰信号的不断累积会限制液位测量的距离，而本发明强反射峰是基于传输到液面的初始光信号和干扰信号产生的，并不需要考虑去除干扰信号，只要倏逝场信噪比高，即便倏逝场强度小，也能很容易识别出倏逝场中的强反射峰，由于本发明液位测量不受传输过程中干扰信号的影响，因而可以进一步提高液位测量距离，本发明测量距离可达200mm。由于光纤对温度不敏感，因此本发明采用传感光纤的形式进行液位测量，可以使其具备对温度不敏感的特性，即便在温度变化的情况下也能实现液位测量。综上所述，本发明液位测量装置同时具有高测量精度、长测量距离、高信噪比且对温度不敏感的特性。

参见图3，为本发明基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置的一个实施例结构示意图。图3与图1所示实施例的区别在于，所述OFDR可以包括激光器、第一耦合器、辅助干涉仪31、主干涉仪32和数据采集卡，所述激光器与所述第一耦合器的输入端连接，所述第一耦合器的第一输出端连接所述辅助干涉仪31，第二输出端连接所述主干涉仪32，所述辅助干涉仪31和主干涉仪32分别与所述数据采集卡连接。

所述第一耦合器将所述激光器提供的光信号分成两路，第一路传输给所述辅助干涉仪，第二路传输给所述主干涉仪，所述辅助干涉仪对所述第一路中的部分光信号以及所述第一路中经延迟处理后的另一部分光信号进行拍频，转换生成第一拍频电信号；所述主干涉仪将所述第二路中的一部分光信号通过所述传输光纤传输给所述引导光纤，所述引导光纤上与液面接触的对应位置处产生的强反射峰随着倏逝场反向传输回所述主干涉仪，所述主干涉仪对所述倏逝场以及所述第二路中的另一部分光信号进行拍频，转换生成第二拍频电信号，抑制了所述倏逝场中的强度噪声；所述数据采集卡分别对所述第一拍频电信号和第二拍频电信号进行同步采集；根据所述第一拍频电信号解调出所述光信号的瞬时光频信息，根据所述第二拍频电信号解调出所述倏逝场中强反射峰的位置，从而确定所述液位的位置，在解调所述第二拍频电信号时，根据所述瞬时光频信息对该第二拍频电信号进行非线性调谐补偿。

其中，所述辅助干涉仪可以包括第二耦合器、延迟光纤、第三耦合器和第一平衡放大光电探测器，所述第一耦合器的第一输出端连接所述第二耦合器的输入端，所述第二耦合器的第一输出端连接所述第三耦合器的第一输入端，第二输出端通过所述延迟光纤连接所述第三耦合器的第二输入端，所述第三耦合器的输出端连接所述第一平衡放大光电探测器的输入端，所述第一平衡放大光电探测器的输出端连接所述数据采集卡。所述第一耦合器将所述激光器提供的光信号分成两路后，将第一路传输给所述第二耦合器，所述第二耦合器将所述第一路中的一部分光信号直接传输给所述第三耦合器，将所述第一路中的另一部分光信号经所述延迟光纤延迟处理后传输给所述第三耦合器；所述第三耦合器对所述第一路中的一部分光信号以及经延迟处理后的另一部分光信号拍频，生成第一拍频光信号，并将所述第一拍频光信号传输给所述第一平衡放大光电探测器；所述第一平衡放大光电探测器将所述第一拍频光信号转换为所述第一拍频电信号。

由于第二拍频光信号是第三耦合器对第一路中的另一部分本振光信号和反射传输回的倏逝场拍频形成的，本振光信号可能存在非线性调谐效应，非线性调谐效应会降低液位测量的准确度。本发明在OFDR中设置辅助干涉仪，根据辅助干涉仪转换生成的第一拍频电信号，可以解调出初始光信号的瞬时光频信号，根据瞬时光频信息对第二拍频电信号(即第二拍频电信号中本振光信号对应的电信号)进行非线性调谐补偿，可以提高液位测量的准确度。

另外，所述主干涉仪可以包括第四耦合器、偏振控制器、环形器、第五耦合器和第二平衡放大光电探测器，其中所述第一耦合器的第二输出端连接所述第四耦合器的输入端，所述第四耦合器的第一输出端通过所述偏振控制器连接所述第五耦合器的第一输入端，第二输出端连接所述环形器的第一端，所述环形器的第二端连接所述传输光纤，第三端连接所述第五耦合器的第二输入端；所述第五耦合器的输出端连接所述第二平衡放大光电探测器的输入端，所述第二平衡放大光电探测器的输出端连接所述数据采集卡。

所述第一耦合器将所述激光器提供的光信号分成两路后，将第二路传输给所述第四耦合器，所述第四耦合器将所述第二路中的一部分光信号传输给所述偏振控制器，所述偏振控制器对所述一部分光信号进行偏振控制后传输给所述第五耦合器；所述第四耦合器将所述第二路中的另一部分光信号传输给所述环形器的第一端，此后所述另一部分光信号从所述环形器的第二端输出，并通过所述传输光纤传输给所述引导光纤，所述引导光纤上与液面接触的对应位置处产生的强反射峰随着倏逝场反向传输回所述环形器的第二端，此后所述强反射峰随着倏逝场从所述环形器的第三端传输至所述第五耦合器；所述第五耦合器对所述一部分光信号以及包括强反射峰的倏逝场进行拍频，生成第二拍频光信号，并将所述第二拍频光信号传输给所述第二平衡放大光电探测器；所述第二平衡放大光电探测器将所述第二拍频光信号转换为所述第二拍频电信号。其中为了保证激光器波长扫描时数据采集卡能够实现同步采集，所述数据采集卡的外部触发采集信号可以为所述激光器波长扫描时输出的电平信号。

本发明对OFDR中主干涉仪的结构进行设计，使得主干涉仪不仅可以对倏逝场进行高精度实时测量，而且将偏振控制处理后的本振光信号与倏逝场进行拍频，生成第二拍频光信号，利用第二平衡放大光电探测器对第二拍频光信号进行平衡放大处理并转换为第二拍频电信号，可以抑制第二拍频电信号中的强度噪声，从而可以进一步提高液位测量装置的信噪比，使得强反射峰更易被识别，进而可以进一步提高测量距离。

本实施例中，OFDR中激光器可以是波长可调谐的窄线宽激光器，激光器将近似线性扫频光信号提供给第一耦合器，第一耦合器可以将1％的光信号作为第一路光信号提供给第二耦合器，将99％的光信号作为第二路光信号提供给第四耦合器，第二耦合器可以将其接收到的50％的光信号提供给第三耦合器，50％的光信号通过延迟光纤提供给第三耦合器；第四耦合器可以将其接收到的1％的光信号提供给偏振控制器，99％的光信号提供给环形器的第一端。另外，所述数据采集卡还可以与处理器连接，所述数据采集卡分别对所述第一拍频电信号和第二拍频电信号进行采集，并传输给所述处理器；所述处理器根据所述第一拍频电信号解调出所述光信号的瞬时光频信息，根据所述第二拍频电信号解调出所述倏逝场中强反射峰的位置，从而对所述液位进行测量，在解调所述第二拍频电信号时，根据所述瞬时光频信息对所述第二拍频电信号进行非线性调谐补偿。本发明通过设置处理器，由处理器对强反射峰的位置进行自动解析识别，可以实现液位自动测量。

本发明尤其适用于油类物质的液位测量，测量原理如图2所示，将单模光纤与引导光纤熔接，此图以单模光纤与无芯光纤熔接为例，液体以油类物质为例。无芯光纤去除了涂覆层，直接利用无芯光纤作为传感光纤测量。当光在单模光纤中传输时，由于纤芯折射率n(core)>包层折射率n(clad)，光被束缚在纤芯中传播。而由于无芯光纤没有纤芯，光容易被引导出去，但由于SiO₂折射率n(SiO₂)＞空气折射率n(air),因此尽管光强损耗很大，但还是折射率引导型；当碰到油气界面时，由于油类物质折射率基本都略大于光纤折射率；油折射率n(oil)＞SiO₂折射率n(SiO₂)),光被迅速引导出去；由于在油气界面的倏逝场的光从空气(air)入射到油(oil)中,而n(oil)和n(air)相差很大,返回到OFDR系统的倏逝场造成强反射(外界折射率突变)，因此在油气界面上就会体现出一个强反射峰。随着液位的变化，在距离域上反射峰会发生漂移，可以根据反射峰的位置精确得知液位。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来管制。

Claims (10)

1.一种基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置，其特征在于，包括光频域反射计OFDR和传感光纤，所述传感光纤包括传输光纤和引导光纤；所述OFDR将光信号提供给所述传输光纤，所述引导光纤将所述光信号从所述传输光纤中引导出来沿着所述引导光纤的包层与空气界面传输，在所述引导光纤上传输的光信号从空气入射到液体中时，所述引导光纤上与液面接触的对应位置处产生强反射峰，所述强反射峰随着反向传输的倏逝场通过所述引导光纤、传输光纤被传输回所述OFDR，所述OFDR将所述倏逝场转换为电信号，在液位测量时，根据所述电信号中强反射峰的位置，确定所述液位的位置。

2.根据权利要求1所述的基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置，其特征在于，所述OFDR包括激光器、第一耦合器、辅助干涉仪、主干涉仪和数据采集卡，所述激光器与所述第一耦合器的输入端连接，所述第一耦合器的第一输出端连接所述辅助干涉仪，第二输出端连接所述主干涉仪，所述辅助干涉仪和主干涉仪分别与所述数据采集卡连接；

所述第一耦合器将所述激光器提供的光信号分成两路，第一路传输给所述辅助干涉仪，第二路传输给所述主干涉仪，所述辅助干涉仪对所述第一路中的部分光信号以及所述第一路中经延迟处理后的另一部分光信号进行拍频，转换生成第一拍频电信号；所述主干涉仪将所述第二路中的一部分光信号通过所述传输光纤传输给所述引导光纤，所述引导光纤上与液面接触的对应位置处产生的强反射峰随着倏逝场反向传输回所述主干涉仪，所述主干涉仪对所述倏逝场以及所述第二路中的另一部分光信号进行拍频，转换生成第二拍频电信号，抑制了所述倏逝场中的强度噪声；所述数据采集卡分别对所述第一拍频电信号和第二拍频电信号进行同步采集；

根据所述第一拍频电信号解调出所述光信号的瞬时光频信息，根据所述第二拍频电信号解调出所述倏逝场中强反射峰的位置，从而确定所述液位的位置，在解调所述第二拍频电信号时，根据所述瞬时光频信息对所述第二拍频电信号进行非线性调谐补偿。

3.根据权利要求2所述的基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置，其特征在于，所述辅助干涉仪包括第二耦合器、延迟光纤、第三耦合器和第一平衡放大光电探测器，所述第一耦合器的第一输出端连接所述第二耦合器的输入端，所述第二耦合器的第一输出端连接所述第三耦合器的第一输入端，第二输出端通过所述延迟光纤连接所述第三耦合器的第二输入端，所述第三耦合器的输出端连接所述第一平衡放大光电探测器的输入端，所述第一平衡放大光电探测器的输出端连接所述数据采集卡。

4.根据权利要求3所述的基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置，其特征在于，所述第一耦合器将所述激光器提供的光信号分成两路后，将第一路传输给所述第二耦合器，所述第二耦合器将所述第一路中的一部分光信号直接传输给所述第三耦合器，将所述第一路中的另一部分光信号经所述延迟光纤延迟处理后传输给所述第三耦合器；

所述第三耦合器对所述第一路中的一部分光信号以及经延迟处理后的另一部分光信号拍频，生成第一拍频光信号，并将所述第一拍频光信号传输给所述第一平衡放大光电探测器；所述第一平衡放大光电探测器将所述第一拍频光信号转换为所述第一拍频电信号。

5.根据权利要求2或3所述的基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置，其特征在于，所述主干涉仪包括第四耦合器、偏振控制器、环形器、第五耦合器和第二平衡放大光电探测器，其中所述第一耦合器的第二输出端连接所述第四耦合器的输入端，所述第四耦合器的第一输出端通过所述偏振控制器连接所述第五耦合器的第一输入端，第二输出端连接所述环形器的第一端，所述环形器的第二端连接所述传输光纤，第三端连接所述第五耦合器的第二输入端；所述第五耦合器的输出端连接所述第二平衡放大光电探测器的输入端，所述第二平衡放大光电探测器的输出端连接所述数据采集卡。

6.根据权利要求5所述的基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置，其特征在于，所述第一耦合器将所述激光器提供的光信号分成两路后，将第二路传输给所述第四耦合器，所述第四耦合器将所述第二路中的一部分光信号传输给所述偏振控制器，所述偏振控制器对所述一部分光信号进行偏振控制后传输给所述第五耦合器；

所述第四耦合器将所述第二路中的另一部分光信号传输给所述环形器的第一端，此后所述另一部分光信号从所述环形器的第二端输出，并通过所述传输光纤传输给所述引导光纤，所述引导光纤上与液面接触的对应位置处产生的强反射峰随着倏逝场反向传输回所述环形器的第二端，此后所述强反射峰随着倏逝场从所述环形器的第三端传输至所述第五耦合器；

所述第五耦合器对所述一部分光信号以及包括强反射峰的倏逝场进行拍频，生成第二拍频光信号，并将所述第二拍频光信号传输给所述第二平衡放大光电探测器；所述第二平衡放大光电探测器将所述第二拍频光信号转换为所述第二拍频电信号。

7.根据权利要求2所述的基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置，其特征在于，所述数据采集卡的外部触发采集信号为所述激光器波长扫描时输出的电平信号。

8.根据权利要求1所述的基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置，其特征在于，所述传输光纤为单模光纤。

9.根据权利要求1所述的基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置，其特征在于，所述引导光纤为无芯光纤或经处理后的多模光纤。

10.根据权利要求1所述的基于光频域反射计和界面反射的液位测量装置，其特征在于，所述数据采集卡与处理器连接，所述数据采集卡分别对所述第一拍频电信号和第二拍频电信号进行采集，并传输给所述处理器；

所述处理器根据所述第一拍频电信号解调出所述光信号的瞬时光频信息，根据所述第二拍频电信号解调出所述倏逝场中强反射峰的位置，从而对所述液位进行测量，在解调所述第二拍频电信号时，根据所述瞬时光频信息对所述第二拍频电信号进行非线性调谐补偿。

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