[實用新型]光纖探頭和液體界面檢測裝置

有效

• 申請號: 201220501542.3
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN202836679U
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 孫巖峰
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院
• 主分類號: G01F23/292
• 分類號: G01F23/292
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 劉國平;顧映芬

技術領域

本實用新型涉及一種光纖探頭，以及包括該光纖探頭的液體界面檢測裝置。

背景技術

目前，國內外成品油管道輸送己經或正在替代成品油鐵路和公路運輸，成為成品油運輸的主力。多種油品順序輸送是用一條管道采用分批交替或順序輸送不同種類的油品，即可交替輸送汽油、煤油、柴油等不同的成品油，也可交替輸送各種原油、成品油和各種化工產品，從而大大提高管道利用率。成品油管道作為先進的運輸方式，不僅具有進一步減少環境污染，緩解運輸壓力，提高運輸安全系數的作用，而且具有鐵路、公路、水路等其他方式無法比擬的運輸優勢。

成品油管道通常采用順序輸送的方法，也就是一種油品跟在另一種油品的后面分批輸送。油品在流動過程中會擴散，兩種油品交替處會形成混油段。為保證油品質量，必須精確測量油品之間界面的位置，進行混油切割操作，尤其不能讓低質量的油品混入高質量的油品中，從而降低質量。

界面檢測的方法有很多，大致分為標示法（如熒光、色素染料和放射性標記等）和特性測量法（如密度、介電常數、折射率和超聲波等）兩類，其中采用特性測量法居多，尤以密度測量法最多。

密度法是界面檢測最常用的方法，根據界面前后油品的密度差別判斷油品界面，但當兩種相鄰的被輸送油品的密度差非常小或幾乎相等時（例如90號汽油、93號汽油），采用密度法不能準確地甚至不可能判斷它們的界面。

光學界面檢測儀通過測量經流體吸收后光信號的變化來識別油品的界面。目前，在成品油管道順序輸送中較多采用此方法進行界面檢測。

CN2225022Y公開了一種兩相液體界面光纖測試儀，其結構特征在于光纖探頭內設有兩束光纖，其一根為光源光纖，另一根為測試光纖，兩束光纖一端焊在一起，且此端的探頭部呈90°棱鏡。測試儀工作原理是利用光纖對不同液體的后向散射強度的不同，經光/電接口后所得的電量不同，將此電量轉化為頻率量，然后通過計算機中軟件計算即可得到所需測試值。由于混油界面內液體組成變化呈梯度分布，變化很小，采用這種單變量的檢測方法往往難以精確地測定油品的界面。

CN1372635A公開了一種紅外探測器。采用圓錐形的衰減全反射（ATR）元件測定液體樣品的紅外光譜，這個元件通過光纖束與光源、檢測器相連接，在光纖束端部安裝有透鏡。而光纖束與透鏡保持一定的距離以保證耦合效果，所以在透鏡和光纖之間必須存在一定的空氣層。高壓液體的在線檢測對整體結構的密封有嚴格的要求，該探測器光纖透鏡和ATR元件間、透鏡和光纖之間都存在空腔，很難承受較高的工作壓力。

一種新型光學管道界面檢測儀的研究（孫巖、陳世利，電子測量技術，第31卷第7期）中報道了利用光的折射與反射原理來測量管道內部介質折射率的變化，進行成品油管道輸送過程中各油品間混油界面的檢測。其傳感器是一個直徑5mm的半球面鏡頭，兩束光纖非常精密地熔接在鏡頭的平面上。但是，該檢測儀也只能收集單變量信息，難以精確地測定油品的界面。

由于油品特性的千差萬別，這些單變量的檢測方法往往難以精確地測定所有油品的界面，一旦發生誤差，將會造成重大事故和經濟損失。因此，非常有必要開發能夠有效地檢測混油界面的檢測系統。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了克服現有的液面界面檢測裝置存在的上述缺陷，提供一種新的光纖探頭以及包括該光纖探頭的液體界面檢測裝置及其應用。

本實用新型提供了一種光纖探頭，該光纖探頭包括探頭主體和反光組件，所述探頭主體包括套管、兩束光纖和填充樹脂，兩束所述光纖通過所述填充樹脂固定在所述套管內，二者之間彼此不接觸，其中，所述反光組件包括殼體和凹面反射鏡，所述殼體具有開口端和封閉端，所述殼體通過所述開口端與所述套管密封連接，并且與所述探頭主體之間具有空腔；所述凹面反射鏡設置在所述殼體的封閉端的內表面上；所述殼體的側壁設置有開孔。

優選地，兩束所述光纖在軸向上貫穿所述套管。

優選地，所述開孔靠近所述殼體的封閉端。

優選地，所述探頭主體的遠離所述反光組件的端部設置有光纖接頭，所述光纖接頭與兩束所述光纖連接。

優選地，所述殼體與所述套管螺紋連接。

更優選地，所述探頭主體還包括壓縮空氣管，所述壓縮空氣管設置在所述套管內，并在軸向上貫穿所述套管。

進一步優選地，兩束所述光纖和所述壓縮空氣管平行。

進一步優選地，所述壓縮空氣管的開口直徑與所述套管的開口直徑之比為1：4-8。

優選地，所述空腔的高寬比為1：0.1-1。