[發(fā)明專利]一種本質(zhì)防爆型液面高度檢測裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810217998.5
• 申請日: 2008-12-04
• 公開（公告）號: CN101424562A
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 衛(wèi)廣遠(yuǎn)
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳太辰光通信有限公司
• 主分類號: G01F23/14
• 分類號: G01F23/14;G01D5/353
• 代理公司: 深圳創(chuàng)友專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 江耀純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種浮力牽拉裝置、本質(zhì)防爆型液面高度檢測裝置及方法，尤其涉及利用浮力拉伸光纖光柵對液體容器液面高度檢測的一種浮力牽拉裝置、本質(zhì)防爆型液面高度檢測裝置及方法。

背景技術(shù)

1989年P(guān)OREY首次報道將光纖光柵(Fiber?Bragg?Grating，簡稱FBG)用作傳感器件。光纖光柵是一種光纖無源器件，實(shí)際上就是一段光纖，其纖芯中具有折射率周期性變化的結(jié)構(gòu)，或稱作光纖芯內(nèi)的布拉格反射器。它利用光纖材料的紫外光敏性，通過雙光束干涉法和相位掩模法等方法，從側(cè)面將裸纖暴露在紫外光束的干涉圖案下，將干涉圖案寫入到光纖內(nèi)，在纖芯內(nèi)部形成空間相位光柵。當(dāng)具有一定頻譜寬度的光信號經(jīng)過光纖光柵后，特定波長的光波沿原路反射回來，其余波長的光信號則直接透射出去。根據(jù)模耦合理論，λB＝2nΛ的波長就被光纖光柵所反射回去(其中λB為光纖光柵的中心波長，Λ為光柵周期，n為纖芯的有效折射率)。反射的中心波長信號λB，跟光柵周期Λ，纖芯的有效折射率n有關(guān)，所以當(dāng)外界的被測量引起光纖光柵溫度、應(yīng)力改變都會導(dǎo)致反射的中心波長的變化。也就是說光纖光柵反射光中心波長的變化反映了外界被測信號的變化情況。光纖光柵的中心波長與溫度和應(yīng)變的關(guān)系為：

ΔλBλB=(αf+ξ)ΔT+(1-Pϵ)Δϵ]]>

其中，αf=1ΛdΛdT]]>為光纖的熱膨脹系數(shù)，ξ=1ndndT]]>為光纖材料的熱光系數(shù)，Pϵ=-1ndndϵ]]>為光纖材料的彈光系數(shù)。在1550nm窗口，中心波長的溫度系數(shù)約為10.3pm/oC，應(yīng)變系數(shù)為1.209pm/με。如果將FBG封裝在溫度增敏材料中，可以提高它的溫度系數(shù)靈敏度，進(jìn)而得到更大的測量精度。

改變光柵的有效折射率或周期就能改變光柵反射的中心波長，利用這一特性可以將光纖光柵用于許多物理量的傳感測量，其中拉力(壓力)是光纖光柵能夠直接敏感的物理量之一。拉力引起光柵中心波長的漂移主要是因?yàn)槔Ω淖兞斯鈻艝啪嘣斐傻摹９鈻胖行牟ㄩL的變化就反映了所受拉力的變化情況，從而達(dá)到測量的目的。由于光纖光柵中心波長隨拉力的變化關(guān)系是線性的，所以可以非常方便地應(yīng)用在傳感領(lǐng)域。傳感光纖光柵除了具有普通光纖傳感器抗電磁、抗腐蝕、耐高溫、不帶電量、不產(chǎn)生熱量、防燃、防爆、重量輕、體積小、能在有害或危險環(huán)境中安全運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)外，還有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：光纖易于耦合，耦合損耗??；抗干擾能力強(qiáng)，集傳感與傳輸于一體且具有更強(qiáng)的復(fù)用能力，易于構(gòu)成傳感網(wǎng)絡(luò)；測量對象廣泛，易于實(shí)現(xiàn)多參數(shù)傳感測量等等。