CN219694302U - 一种超高精度光纤光栅液位传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种超高精度光纤光栅液位传感器，包括进水底座，进水底座上设底膜安装座，底膜安装座上端与外筒相连，底膜安装座上端且位于空腔内设能够形变的底膜，底膜上设应变光纤光栅，液体高度差通过底膜直接作用到应变光纤光栅，用于实现监测高度差的微小变化。本实用新型提供的超高精度光纤光栅液位传感器，整体结构简单，安装方便快捷，通过应变光纤光栅压缩和拉伸反映外界液位深度，应变光纤光栅为超强抗拉光纤光栅，其波长变化量可达20nm以上，可以更精确的监测外界液位变化，反应灵敏，精度高，分辨精度可达0.1‰以上；通过外筒、底膜安装座和进水底座形成封闭式空腔，克服了在潮湿空气中传感器内部凝结问题。请发明人答疑黄色标注，校对绿色标注及余下全文是否全部撰写正确，不足之处可修正，谢谢。
Description
技术领域
本实用新型属于传感器技术领域，具体涉及一种超高精度光纤光栅液位传感器。
背景技术
光纤光栅自问世以来，已广泛应用于光纤传感领域。由于光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、抗腐蚀、电绝缘、高灵敏度和低成本以及和普通光纤的良好兼容性等优点，因此，越来越受到人们的关注。由于光纤光栅的谐振波长对应力应变和温度的变化敏感，因而主要用于应力应变和温度的测量。
现有的光纤光栅液位传感器的分辨精度较低，无法在高精度要求的场所使用。
因此，本实用新型公开了一种超高精度光纤光栅液位传感器。
实用新型内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种超高精度光纤光栅液位传感器。
为实现上述目的，达到上述技术效果，本实用新型采用的技术方案为：
一种超高精度光纤光栅液位传感器，包括进水底座，所述进水底座上设置有底膜安装座，所述底膜安装座上端与外筒相连，所述进水底座与外筒之间围成一空腔，所述底膜安装座上端且位于空腔内设置能够形变的底膜，所述底膜上设置有应变光纤光栅，液体高度差通过底膜直接作用到应变光纤光栅，用于实现监测高度差的微小变化。
进一步的，所述进水底座上端设置有内螺纹，所述进水底座上端通过内螺纹连接底膜安装座。
进一步的，所述底膜安装座上下端均设置有外螺纹，所述底膜安装座上端通过外螺纹连接外筒，所述底膜安装座下端通过外螺纹与进水底座连接；所述底膜安装座上端还设置有内螺纹，所述底膜安装座上端通过内螺纹连接底膜。
进一步的，所述外筒上端中心位置设置有螺纹并通过螺纹连接压线端子，所述压线端子上设置有保护套管。
进一步的，所述底膜中心位置通过螺纹连接下粘结端子，所述底膜上端通过内螺纹连接底膜上盖，所述底膜上盖中心设置有上粘结端子，所述上粘结端子和下粘结端子之间设置有应变光纤光栅。
进一步的，所述上粘结端子上设置有调节螺母，用于预拉应变光纤光栅，使应变光纤光栅的波长预拉量达到10nm以上，以满足不小于0.1‰的超高精度要求。
进一步的，所述底膜上盖上端中心位置设置有用于放置上粘结端子的通孔。
进一步的，所述上粘结端子、调节螺母和下粘结端子同轴设置。
进一步的，所述进水底座底部设置有若干通孔，用于实现液体进入。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本实用新型公开了一种超高精度光纤光栅液位传感器，包括进水底座，进水底座上设置有底膜安装座，底膜安装座上端与外筒相连，进水底座与外筒之间围成一空腔，底膜安装座上端且位于空腔内设置能够形变的底膜，底膜上设置有应变光纤光栅，液体高度差通过底膜直接作用到应变光纤光栅，用于实现监测高度差的微小变化。本实用新型提供的超高精度光纤光栅液位传感器，整体结构简单，安装方便快捷，通过应变光纤光栅压缩和拉伸反映外界液位深度，应变光纤光栅为超强抗拉光纤光栅，其波长变化量可达20nm以上，可以更精确的监测外界液位变化，反应灵敏，精度高，分辨精度可达0.1‰以上，解决了现有传感器精度低、测量不准确的问题；同时，通过外筒、底膜安装座和进水底座形成封闭式空腔，克服了在潮湿空气中传感器内部凝结问题；使用光的波长作为采集数据则解决了电磁干扰的问题，大大延长了传感器的使用寿命，提高了传感器的可靠性。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型图1中A-A位置剖视图；
图3为本实用新型的局部结构示意图；
图4为本实用新型图3中B-B位置剖视图。
附图标记说明：1、保护套管；2、压线端子；3、外筒；4、调节螺母；5、上粘结端子；6、底膜上盖；7、应变光纤光栅；8、下粘结端子；9、底膜；10、底膜安装座；11、进水底座。
具体实施方式
下面对本实用新型进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
如图1-4所示，一种超高精度光纤光栅液位传感器，包括进水底座11，进水底座11底部设置有很多小通孔，以便液体可以进入，进水底座11的上端通过内螺纹连接底膜安装座10，底膜安装座10的上端通过内螺纹连接底膜9，底膜安装座10的上端通过外螺纹连接外筒3，外筒3上端中心位置设置有螺纹并通过螺纹连接压线端子2，压线端子2上设置有保护套管1，压线端子2用于保护应变光纤光栅7，压线端子2尾端连接外部引线，外部引线为铠装光缆，底膜9中心位置通过螺纹连接下粘结端子8，底膜9上端通过内螺纹连接底膜上盖6，底膜上盖6中心设置有上粘结端子5，上粘结端子5上通过螺纹安装调节螺母4，用于预拉应变光纤光栅7，使应变光纤光栅7的波长预拉量达到10nm以上，以满足不小于0.1‰的超高精度要求，上粘结端子5和下粘结端子8之间设置有应变光纤光栅7。
作为具体的一种实施方式，进水底座11上端设置有内螺纹，用于与底膜安装座10连接。
底膜安装座10上下端均设置有外螺纹，上端通过外螺纹与外筒3连接，下端通过外螺纹与进水底座11连接。底膜安装座10上端还设置有内螺纹，通过该内螺纹与底膜9连接。
底膜9下端的膜上下两面分别设置有一个圆型槽，用于增加底膜9对水压的敏感性。
底膜9下端的膜上设置有螺纹，用于安装下粘结端子8。
底膜9上端设置有内螺纹，通过该内螺纹与底膜上盖6连接。
底膜上盖6上端中心位置设置有通孔，用于放置上粘结端子5。
上粘结端子5和下粘结端子8之间粘贴有一根应变光纤光栅7。
上粘结端子5、调节螺母4和下粘结端子8同轴布置，且上粘结端子5的螺纹面与调节螺母4相配合。
上粘结端子5移动时带动应变光纤光栅7的波长预拉发生改变，应变光纤光栅7的波长预拉到10nm以上。
保护套管1、压线端子2、外筒3、调节螺母4、上粘结端子5、底膜上盖6、下粘结端子8、底膜安装座10和进水底座11均为金属件，金属件采用304不锈钢，底膜9为敏感检测元件，采用631不锈钢制成，保证其防腐能力，且可发生形变，应变光纤光栅7为超强抗拉光纤光栅，其波长变化量可达20nm以上，可以更精确的监测外界液位变化，外界高度差通过底膜9直接作用到该应变光纤光栅7，从而监测被测高度差的微小变化，保证应变光纤光栅7的波长变化与高度差呈线性关系变化。
本实用新型的使用过程为：
使用时，首先将该传感器放置在被测物体内，当外界水位发生变化时，水位差带来的压强差会作用到底膜9的下膜，使底膜9发生变形，进而使应变光纤光栅7压缩或拉伸，应变光纤光栅7发生形变影响内部光的波长变化，从而反映外界水位深度，准确的监测被液体的深度情况；底膜9的变形和外界水位深度呈线性关系，通过调节螺母4对应变光纤光栅7进行预拉，将其波长预拉到10nm以上，从而保证传感器的精度和量程。
本实用新型未具体描述的部分或结构采用现有技术或现有产品即可，在此不做赘述。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种超高精度光纤光栅液位传感器，其特征在于，包括进水底座，所述进水底座上设置有底膜安装座，所述底膜安装座上端与外筒相连，所述进水底座与外筒之间围成一空腔，所述底膜安装座上端且位于空腔内设置能够形变的底膜，所述底膜上设置有应变光纤光栅，液体高度差通过底膜直接作用到应变光纤光栅，用于实现监测高度差的微小变化。
2.根据权利要求1所述的一种超高精度光纤光栅液位传感器，其特征在于，所述进水底座上端设置有内螺纹，所述进水底座上端通过内螺纹连接底膜安装座。
3.根据权利要求1所述的一种超高精度光纤光栅液位传感器，其特征在于，所述底膜安装座上下端均设置有外螺纹，所述底膜安装座上端通过外螺纹连接外筒，所述底膜安装座下端通过外螺纹与进水底座连接；所述底膜安装座上端还设置有内螺纹，所述底膜安装座上端通过内螺纹连接底膜。
4.根据权利要求1所述的一种超高精度光纤光栅液位传感器，其特征在于，所述外筒上端中心位置设置有螺纹并通过螺纹连接压线端子，所述压线端子上设置有保护套管。
5.根据权利要求1所述的一种超高精度光纤光栅液位传感器，其特征在于，所述底膜中心位置通过螺纹连接下粘结端子，所述底膜上端通过内螺纹连接底膜上盖，所述底膜上盖中心设置有上粘结端子，所述上粘结端子和下粘结端子之间设置有应变光纤光栅。
6.根据权利要求5所述的一种超高精度光纤光栅液位传感器，其特征在于，所述上粘结端子上设置有调节螺母，用于预拉应变光纤光栅，使应变光纤光栅的波长预拉量达到10nm以上，以满足不小于0.1‰的超高精度要求。
7.根据权利要求5所述的一种超高精度光纤光栅液位传感器，其特征在于，所述底膜上盖上端中心位置设置有用于放置上粘结端子的通孔。
8.根据权利要求6所述的一种超高精度光纤光栅液位传感器，其特征在于，所述上粘结端子、调节螺母和下粘结端子同轴设置。
9.根据权利要求1所述的一种超高精度光纤光栅液位传感器，其特征在于，所述进水底座底部设置有若干通孔，用于实现液体进入。
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