[發(fā)明專利]數(shù)字式絕對碼光纖液位傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810045965.7
• 申請日: 2008-08-27
• 公開（公告）號(hào): CN101358870A
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖俊必;吳金蔓;吳瑞;朱亞平
• 申請（專利權(quán)）人: 四川泛華航空儀表電器廠
• 主分類號(hào): G01F23/64
• 分類號(hào): G01F23/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于測控技術(shù)領(lǐng)域中測量液位的數(shù)字光纖液位計(jì)，更具體地說，本發(fā)明是基于光纖傳光原理的數(shù)字式絕對碼光纖液位測量傳感器，能夠?qū)Ω鞣N基本透明液體的液位在液面晃動(dòng)情況下實(shí)施穩(wěn)定、可靠的高精度測量。

背景技術(shù)

從20世紀(jì)70年代中期開始，由于光纖傳感器的無源特性，對被測對象無任何影響，抗電磁干擾，具有耐高溫，耐高壓，抗腐蝕，可在有毒、核輻射等惡劣環(huán)境下正常工作，光纖傳輸頻帶寬，動(dòng)態(tài)范圍大，光纖傳感器外形沒有限制，而被廣泛應(yīng)用。

現(xiàn)有基于全內(nèi)反射原理設(shè)計(jì)的光纖液位傳感器，由反射光量即可知道敏感元件是否接觸液體，可對反射光量差別很大的水和油等進(jìn)行物質(zhì)判別。這種利用光纖受抑全內(nèi)反射傳感器測量液位的傳感器雖然有體積很小，重量輕，能在惡劣環(huán)境下進(jìn)行非接觸式、非破壞性，以及遠(yuǎn)距離測量的優(yōu)點(diǎn)，但通常只能進(jìn)行分立式間斷測量或作定點(diǎn)報(bào)警或控制不能進(jìn)行液位連續(xù)測量。

另一種是連續(xù)型的光纖液位傳感器，它包括上端面為敞口的圓筒型殼體、圓管狀外連接器、彈性緩沖板、恒彈性板及光纖，圓筒型殼體內(nèi)底部設(shè)有一圓筒型的應(yīng)力平衡器，該應(yīng)力平衡器的外側(cè)表面與圓筒型殼體內(nèi)壁貼合；恒彈性板密閉蓋設(shè)在所述應(yīng)力平衡器的頂端面，使應(yīng)力平衡器內(nèi)部形成一光學(xué)諧振腔體；光纖由圓筒型殼體以及應(yīng)力平衡器的底端面穿入所述光學(xué)諧振腔體內(nèi)，與恒彈性板垂直；所述彈性緩沖板固定設(shè)置在恒彈性板的外側(cè)，并與恒彈性板之間形成封閉的緩沖腔體，該緩沖腔體內(nèi)充滿緩沖液；所述圓管狀外連接器的一端與圓筒型殼體上端密閉固接，另一端用于連接外部儲(chǔ)液容器。該專利是通過測量隨液位的變化而產(chǎn)生的光的強(qiáng)度變化來獲得連續(xù)變化的液位數(shù)值。該光纖液位傳感器的液位連續(xù)測量壓強(qiáng)換算液位的方法的測量結(jié)果易受液體密度變化影響、環(huán)境壓強(qiáng)變化影響，以及傳感器長期漂移的影響，難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠的高精度測量，而且動(dòng)態(tài)情況難以準(zhǔn)確工作。不能對各種基本透明液體的液位在液面晃動(dòng)情況下實(shí)施穩(wěn)定、可靠的高精度測量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)是提出一種液位高度信息采用絕對式編碼，無電流測量信號(hào)輸出，并能抗各種環(huán)境干擾，停電后重新啟動(dòng)不需重新校零，即使在液面波動(dòng)時(shí)，仍能保持全光無電在線液位自動(dòng)檢測的數(shù)字式絕對碼光纖液位傳感器。特別適用于液面晃動(dòng)和各種環(huán)境變化下的液位測量。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種數(shù)字式絕對碼光纖液位傳感器，包括：液位入射光纖和液位出射光纖、殼體和位于殼體內(nèi)的光纖座，以及殼體外部的光源、光敏單元和單板機(jī)信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于，入射光纖與出射光纖伸入殼體分別成對排列在帶凹槽的光纖座的兩端，浮子組件跟隨液位變化上下移動(dòng)，浮子組件上對應(yīng)光纖座凹槽的凸條擋板跟蹤液位運(yùn)動(dòng)，擋板伸入到光纖座凹槽內(nèi)，擋住該液位入射光纖的入射光，使出射光纖的組合得到一個(gè)液位信號(hào)。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。

本發(fā)明提供的數(shù)字式絕對碼光纖液位傳感器，利用浮子上特制的擋板與光纖對構(gòu)成一個(gè)敏感編碼帶，通過浮子跟蹤液位運(yùn)動(dòng)來帶動(dòng)擋板移動(dòng)獲得液位信號(hào)。通過光敏單元將所得信號(hào)形成對應(yīng)的液位編碼，傳輸給處理系統(tǒng)得到絕對式編碼液位數(shù)字信號(hào)。其主要優(yōu)點(diǎn)如下：①無電信號(hào)輸出，抗電磁干擾；②抗氣泡干擾；③抗波動(dòng)、傾斜干擾和加速度的干擾；④抗溫度、液體密度、介電常數(shù)以及折射率等變化引起的各種干擾。液位高度信息采用絕對式編碼，停電后重新啟動(dòng)不需重新校零，斷電恢復(fù)后即可恢復(fù)測量，長期穩(wěn)定性好。無平衡錘或電機(jī)驅(qū)動(dòng)組件，體積小重量輕，便于使用。在-50℃～+80℃范圍內(nèi)，光纖的通光量不受影響，因此具有良好的耐高低溫性能。

由于本發(fā)明在測量過程中用光信號(hào)代替電信號(hào)測量液位的變化，并以光纖傳導(dǎo)信號(hào)，整個(gè)測量無電流的測量信號(hào)輸出，可以在易燃易爆情況下保證高靈敏度和可靠性，因此避免了電信號(hào)帶來的不安全隱患，性能穩(wěn)定、可靠，還可使測量抗干擾性能提高。由于浮子對液位高度的感受具有積分效應(yīng)，所以特別適用于液面晃動(dòng)和各種環(huán)境變化下的液位測量。本發(fā)明在不降低分辨力的情況下，大幅度減少光纖對數(shù)，提高產(chǎn)品的工藝性。

附圖說明

本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)施例及其附圖給出。

圖1是本發(fā)明光纖液位傳感器局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的俯視圖。

圖3是圖2的B-B向剖視圖。

圖4是圖1的A-A向剖視圖。

圖5表示本發(fā)明擋板編碼第一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)造示意圖。

圖6表示本發(fā)明擋板編碼第二個(gè)實(shí)施例的構(gòu)造示意圖。

圖7表示本發(fā)明擋板編碼第三個(gè)實(shí)施例的構(gòu)造示意圖。