CN203688041U - 一种全光型光纤油罐液位检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全光型光纤油罐液位检测装置。本实用新型在油罐的顶部装有转盘，第一转盘的一侧设置浮子，另一侧设置重锤，第一转盘内绕转盘中心均布有多片滤光片，一对耦合透镜设置在第一转盘的两侧，光源发出的光依次经一个耦合透镜、一片滤光片、另一个耦合透镜后到达光谱分析仪，所述的光谱分析仪与计算机信号连接；所述的浮子随液位上下变化，重锤带动第一转盘旋转，液位的信息转换成第一转盘的角度信息，检测出第一转盘转动角度即可计算出油罐液位变化。本实用新型彻底消除电路器件带来的安全隐患，抗电磁干扰能力强，测量稳定性好。

Description

一种全光型光纤油罐液位检测装置

技术领域

本实用新型属于光电检测技术领域，涉及一种全光型光纤油罐液位检测装置。 

背景技术

在石油化工领域中，储罐液位的精密检测与自动控制是关系到产品质量、节能管理及安全生产的重要问题。对易燃易爆的液体的液位进行测量，安全要求是必要的。传统的液位监测方法主要有浮子液位传感器、压力式液位传感器、超声波液位传感器等。由于在石油工业中被测液体成分和物理化学性质复杂、再加上工作现场的条件有时十分恶劣，这些常用的液位传感器均难以应用。 

一些基于光电码盘技术的非接触液位传感器近年来得到广泛研究，非接触法测量技术解决了传感器被腐蚀等问题，但光电码盘技术需要各个码道刻划准确，彼此对准，这给码盘制作造成很大困难。由于微小的制作误差，只要有一个码道提前或延后改变，就可能对输出造成较大误差。 

发明内容

针对上述技术的不足，本实用新型提出了一种油罐内全光型液位检测装置。 

本实用新型包括浮子、重锤、第一转盘、滤光片、耦合透镜、光源、光谱分析仪和计算机。 

在油罐的顶部装有转盘，第一转盘的一侧设置浮子，另一侧设置重锤，第一转盘内绕转盘中心均布有多片滤光片，一对耦合透镜设置在第一转盘的两侧，光源发出的光依次经一个耦合透镜、一片滤光片、另一个耦合透镜后到达光谱分析仪，所述的光谱分析仪与计算机信号连接。 

所述的浮子随液位上下变化，重锤带动第一转盘旋转，液位的信息转换成第一转盘的角度信息，检测出第一转盘转动角度即可计算出油罐液位变化。 

本实用新型的有益效果： 

（1）被测区域内无光电转换，彻底消除电路器件带来的安全隐患。 

（2）利用了光纤的抗电磁干扰能力，测量稳定性好。 

（3）机械结构简单。 

附图说明

图1是基于近红外窄带滤光片滤波的全光型液位检测系统工作流程图。 

图2是基于近红外窄带滤光片滤波的全光型液位检测系统结构图。 

图3是滤光片转盘示意图。 

图4是基于近红外窄带滤光片滤波的全光型液位检测系统实验结果图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详述，但并不限定本实用新型的保护范围。 

本实用新型包括浮子、重锤、第一转盘、滤光片、耦合透镜、光源、光谱分析仪和计算机。 

在油罐的顶部装有转盘，第一转盘的一侧设置浮子，另一侧设置重锤，第一转盘内绕转盘中心均布有多片滤光片，一对耦合透镜设置在第一转盘的两侧，光源发出的光依次经一个耦合透镜、一片滤光片、另一个耦合透镜后到达光谱分析仪，所述的光谱分析仪与计算机信号连接。 

所述的浮子随液位上下变化，重锤带动第一转盘旋转，液位的信息转换成第一转盘的角度信息，检测出第一转盘转动角度即可计算出油罐液位变化。 

进一步说，所述的光源采用C波段宽带光源，滤光片采用薄膜窄带滤光片。 

第二转盘上所述的消光片共有六种消光比，每种六片，一个扇形区域内设置六片不同消光比的消光片； 

第一转盘的六个扇形区域分别与第二转盘上的六个扇形区域对应。。 

图1、图2、图3、图4是基于C波段窄带滤光片滤波的全光型液位监测系统相关说明图，其中转盘片5由N个不同中心波长的滤光片组成，并且滤光片中心位于以转盘中心为圆心，半径为R的圆上。 

本系统的测量灵敏度与滤光片种类N和转盘半径R油罐，灵敏度ε具体表达式如下： 

$\mathrm{\ϵ}=\frac{2n}{N}R---\left(1\right)$

根据所需液位测量灵敏度选取合适的N和R。被测液体存放在油罐1中，转盘5与浮子2、重锤3连接，转盘5通过固定件4固定在油罐1上，转盘5上装了36个滤光片6，宽带EDFA光源7通过光纤8进入油罐1内，通过耦合透镜9转换成空间光，并回到光纤8中，出射光进入光谱分析仪10，并通过USB线11由上位机电脑12反拟出液位信息。实际工作时，浮子2随着液位高低变化而上下变化，重锤3带动转盘转动，转盘转动使得通过耦合透镜的滤光片发生变化，使得输出光中心波长发生变化。波长与转盘角度一一对应，通过对输出光波长进行追踪，就可以得到液位的实时变化图。如图4所示，工作过程中，实时监测输出光信号，每个信号对应一个液位位置。例如，探测到输出光波长为λ_i，对应的转盘相对于上个时刻转动角度为Δθ，其中顺时针转表示为正数，逆时针转为负数，此时液位高度用h_i，R为转盘半径，可以得出 

h_i=h_i-1+Δθ*R 

通过连续不断的对出射光监测，实现对液位位置的实时追踪。 

Claims (1)

1. 一种全光型光纤油罐液位检测装置，包括浮子、重锤、第一转盘、滤光片、耦合透镜、光源、光谱分析仪和计算机，其特征在于：

在油罐的顶部装有转盘，第一转盘的一侧设置浮子，另一侧设置重锤，第一转盘内绕转盘中心均布有多片滤光片，一对耦合透镜设置在第一转盘的两侧，光源发出的光依次经一个耦合透镜、一片滤光片、另一个耦合透镜后到达光谱分析仪，所述的光谱分析仪与计算机信号连接；

所述的浮子随液位上下变化，重锤带动第一转盘旋转，液位的信息转换成第一转盘的角度信息，检测出第一转盘转动角度即可计算出油罐液位变化。

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