CN2273014Y

CN2273014Y - 光纤液位探测器

Info

Publication number: CN2273014Y
Application number: CN 95231166
Authority: CN
Inventors: 于清旭; 林钧岫
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 1998-01-21
Anticipated expiration: 2005-05-17

Abstract

本实用新型属于探测气、液相界面的光纤传感探测器,它包括近红外LED发光管、探测器PIN光电管、显示器、传输光纤、探针、金属底座和密封材料,特点是:探针是将并排的两根多模石英光纤顶端做成V字形的端面,端面对入射光线形成两个近45度的全反射端面,经端面反射回的光强度在探针接触液体前后有高达30db的变化,据其测量液面的高低。本实用新型的优点是:测量精度高、安全、可靠。

Description

光纤液位探测器

本实用新型涉及一种光纤液位探测器，属于气、液相界面探测的光纤传感器。

目前的液位探测器有：1、浮球式(1)机械浮球--电开关式

此种液位探测器是利用液面升降带动空气浮球上下运动从而推动电开关发出信号。(2)磁性浮球--干簧管电开关式

使用永磁性浮球，液面上下运动带动浮球升降，当磁性浮球接近干簧管时，干簧管开关动作发出信号。

以上两种浮球式液位探测器的缺点是存在机械运动部件，长期使用可靠性差，液面控制精度低。另外由于测量现场存在电信号，不适合于对防燃防爆要求高的工作环境下使用。

(3)气动浮球式液位探测器

这种探测器是将压缩空气通过管线传输至探头，探头由一气体喷嘴和浮球构成，当液体上升将浮球浮起时，浮球将气体喷嘴封死，输气管内气压增高，启动信号开关。此种探测器结构复杂，可靠性差，不便使用和维护。2、电容或电阻式液位探测器

电容或电阻式液位探测器的探头是由两个电极构成，通过气、液介质的介电常数或电导率不同引起极间电容或电阻改变来探测液面位置，这两种探测器的缺点是测量现场有电信号，不适合于易燃易爆环境下使用。

本实用新型的目的是提供一种光纤液位探测器，它不仅能精确测量液位，而且无机械运动部件、结构简单、长期工作无需特殊维护、稳定可靠、测量现场无电信号，使用范围较广、抗电磁干扰、制造成本低。

本实用新型是利用将并排的两根多模石英光纤1和2端点直接熔焊而成的熔焊点3对入射光线形成两个近45°的全反射端面的光纤探针10；或利用两根多模石英光纤1和2连接到自聚焦透镜4和5，然后再连接直角棱镜6，直角棱镜6对入射光线形成两个45°的全反射的光纤探针10；经焊点3或直角棱镜6反射回的光强度在光纤探针10接触液体前后有高达30db的变化，无液体接触光纤探针10时，反射光强度是入射光的20％--30％，液体与光纤探针接触时，反射光强度与入射光之比发生变化，通过探测器PIN光电管12对反射光强度变化的测量传输到显示器13显示出来从而达到测量目的，用这一光纤探针10做为传感元的液位探测器，在测量精度、安全性和可靠性方面都优于现有其它多种液位探测器。

本液位探测器由近红外LED发光管11、探测器PIN光电管12、显示器13、传输光纤1和2、光纤探针10、密封材料8和金属底座7构成；特殊的是：在两根光纤1和2端面对入射光线形成两个近45°的全反射端面的光纤探针10的光纤液位探测器，近红外LED发光管11发出的光经传输光纤1传至光纤探针10，光纤探针10是在两根光纤1和2顶端做成V字形，对入射光形成全反射端面，光纤探针10与液体接触前后，反射光强度发生变化，沿传输光纤2返回探测器PIN光电管12，将光信号强度的变化转换成电开关信号，传输到显示器13显示出来。

光纤探针10由两根芯径为50--100um的多模石英光纤1和2顶端对齐经电弧焊熔焊而成，熔焊点做成顶角为90°的V字形，对入射光形成两个近45°的全反射端面；液位探测器测量易挥发小粘滞系数液体液面时，光纤探针10尖垂直向下，测量不易挥发高粘度液体液面，光纤探针10尖弯起，避免液面下降时液滴悬挂到光纤探针尖上。由近红外LED发光管11发出的纳瓦量级光信号通过传输光纤1传至光纤探针10，无液体与光纤探针10接触时，入射光信号被反射，反射光强度为入射光的20％-30％，液体与光纤探针10接触时，入射光被反射回的光强度发生变化，沿传输光纤2返回探测器PIN光电管12，将光信号强度的变化转换成电开关信号，传输到显示器13显示出来，从而达到测量目的。

光纤探针10的另一种结构为：两根芯径为50--100um的多模石英光纤1和2分别与两个自聚焦透镜4和5连接，两个自聚焦透镜4和5并排与直角棱镜6的45°平面粘接，由近红外LED发光管11发出的光信号经传输光纤1、自聚焦透镜4到达直角棱镜6，经直角棱镜6两个45°角平面反射回自聚焦透镜5，经传输光纤2返回探测器PIN光电管12，当直角棱镜6与液体接触时，入射光的全反射条件被破坏，不能完全反射回传输光纤2，将光信号强度的变化转换成电开关信号，传输到显示器13显示出来。

由于采用上述方案，可在不同环境中准确、可靠地测量液位。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

图1是实施例的结构图图2是第1实施例探针的结构图

图3、4是探针头部的结构图图5是第2实施例探针的结构图

1传输光纤 2传输光纤 3焊点 4自聚焦透镜 5自聚焦透镜 6直角棱镜 7金属底座

8密封材料 9排气孔 10探针 11近红外LED发光管 12探测器PIN光电管

13显示器

第1实施例

在图1中，近红外LED发光管11与传输光纤1的一端相连接，传输光纤2的一端与探测器PIN光电管12连接，探测器PIN光电管12与显示器13连接，传输光纤1另一端与传输光纤2的另一端顶端对齐，经电弧焊焊接而成，熔焊点的顶角为90°的V字形，成为光纤探针10，光纤探针10的头部有金属底座7；在图3中，金属底座7与光纤探针10之间有密封材料8，使金属底座7、光纤探针10和密封材料8相互固定，金属底座7上面有排气孔9，在图4中当被测液面液体是不易挥发高粘度液体时，探针尖向上弯起；由近红外LED发光管11发出的光信号经光纤1到达探针的端面焊点3，经端面焊点3反射由传输光纤2返回探测器PIN光电管12，将光信号强度的变化转换成电开关信号，再传输到显示器13显示出来。在无液体与探针10接触时，强度为I_O的入射光被反射，设反射后的光信号强度为I_R，这时I_R/I_O约为20％--30％，当探针10与液体接触时，反射光强度I_R下降约为30db。

第2实施例

在图1中，近红外LED发光管11与传输光纤1的一端相连接，传输光纤2的一端与探测器PIN光电管12连接，探测器PIN光电管12与显示器13连接，传输光纤1另一端和传输光纤2的另一端顶端对齐，见图5，传输光纤1和2与自聚焦透镜4和5连接，自聚焦透镜4和5与直角棱镜6连接，成为光纤探针10，由近红外LED发光管11发出的光信号经传输光纤1、自聚焦透镜4到达直角棱镜6，经直角梭镜6反射由自聚焦透镜5、传输光纤2返回探测器PIN光电管12，将光信号强度的变化转换成电开关信号，再传输到显示器13显示出来。无液体与直角棱镜6触时，强度为I_O的入射光被反射，设反射后的光信号强度为I_R，这时I_R/I_O约为20％--30％，当直角棱镜6与液体接触时，反射光强度I_R下降约为30db。

Claims

1、光纤液位探测器由近红外LED发光管(11)、探测器PIN光电管(12)、显示器(13)、传输光纤(1)和(2)、探针(10)、金属底座(7)和密封材料(8)构成，其特征在于，探针(10)是在两根传输光纤(1)和(2)顶端做成V字形；近红外LED发光管(11)连接传输光纤(1)，再连接探针(10)，探针10)连接传输光纤(2)，然后连接探测器PIN光电管(12)，最后连接显示器(13)。

2、根据权利要求1所述的光纤液位探测器，其特征在于，光纤探针(10)由两根芯径为50-100um的多模石英光纤(1)和(2)顶端对齐焊接而成，熔焊点做成顶角为90°的V字形。

3、根据权利要求1所述的光纤液位探测器，其特征在于，光纤探针(10)由两根芯径为50-100um的多模石英光纤(1)和(2)与两个自聚焦透镜(4)和(5)连接，然后再连接到直角棱镜(6)。

4、根据权利要求2或3所述的光纤液位探测器，其特征在于，光纤探针(10)的针尖向下。

5、根据权利要求2或3所述的光纤液位探测器，其特征在于，光纤探针(10)的针尖弯起。