[實(shí)用新型]一種基于馬赫?增德爾干涉的光纖水位傳感裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720911350.2
• 申請(qǐng)日: 2017-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN206930335U
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龐鑠;羅政純;常天英;王忠民;孫韋;崔洪亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01F23/292
• 分類號(hào): G01F23/292;G01D5/353
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于光纖傳感的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于馬赫-增德爾干涉的光纖水位傳感裝置。

背景技術(shù)

在某些復(fù)雜的環(huán)境中，對(duì)水位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)必不可少。例如地下水資源復(fù)雜難測(cè)，且地下水的污染和地下水超采引起的地面沉降是緩變型的，一旦積累到一定程度，將造成不可逆的破壞；海底情況復(fù)雜，當(dāng)海嘯發(fā)生時(shí)，會(huì)給周邊的人們帶來巨大的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，甚至威脅生命安全，因此實(shí)時(shí)有效的監(jiān)測(cè)水位變化非常重要。為了提高測(cè)量精度并實(shí)現(xiàn)非接觸絕對(duì)測(cè)量,采用光學(xué)干涉技術(shù)，為了簡化光路結(jié)構(gòu)和提高光路穩(wěn)定性,結(jié)合了光纖傳感技術(shù),提出了一種光纖干涉水位傳感器。

水位傳感器有很多不同的類型，在公開的專利號(hào)為CN205049204U的中國專利中，提出了一種壓阻式水位計(jì)，該水位計(jì)采用電流型壓阻傳感器，通過恒流源電流的作用，輸出變化的電壓信號(hào),再經(jīng)過放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理后發(fā)送至數(shù)據(jù)采集裝置，該水位計(jì)的缺點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受電磁干擾影響嚴(yán)重；在公開的專利號(hào)為CN205898251U的中國專利中，提出了一種超聲波水位計(jì)，該水位計(jì)包括發(fā)射模塊、接收模塊等，利用超聲波發(fā)射接收的原理來測(cè)量液位,但超聲波的發(fā)射接收對(duì)環(huán)境要求比較高,不能應(yīng)用于復(fù)雜惡劣的水環(huán)境下；在公開的專利號(hào)為CN204461547U的中國專利中，提出了一種光纖干涉水位傳感器，利用光纖傳感技術(shù)，構(gòu)造邁克爾遜干涉結(jié)構(gòu)，通過相位解調(diào)實(shí)現(xiàn)水位測(cè)量，但是該結(jié)構(gòu)將光纖纏繞在硅膠柱體上，當(dāng)水位變化時(shí)光纖被拉伸，當(dāng)光纖達(dá)到拉伸極限時(shí)，橡膠柱體還可以進(jìn)行彈性變化，因此光纖拉伸量較大時(shí)不能準(zhǔn)確反應(yīng)水位的變化。

綜上所述，如何解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的水位傳感器測(cè)量精度低、范圍小的問題，尚缺乏有效的解決方案。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型為了解決上述問題，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的水位傳感器測(cè)量精度低、范圍小的問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種基于馬赫-增德爾干涉的光纖水位傳感裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下一種技術(shù)方案：

一種基于馬赫-增德爾干涉的光纖水位傳感裝置，該裝置包括：

激光器(1)、第一耦合器(2)、第一準(zhǔn)直器(3)、第二準(zhǔn)直器(4)、敏感結(jié)構(gòu)(5)、第二耦合器(6)、光電探測(cè)器(7)和上位機(jī)解調(diào)系統(tǒng)(8)；

所述激光器(1)的輸出與所述第一耦合器(2)的輸入端相連；

所述第一耦合器(2)的輸出端分為兩路，一路連接所述第一準(zhǔn)直器(3)和所述第二準(zhǔn)直器(4)后連接所述第二耦合器(6)的輸入端，構(gòu)成探測(cè)臂，所述敏感結(jié)構(gòu)(5)用于固定所述第一準(zhǔn)直器(3)和所述第二準(zhǔn)直器(4)并感受水位變化，另一路連接所述第二耦合器(6)的另一個(gè)輸入端，構(gòu)成參考臂；

所述第二耦合器(6)的輸出端依次連接所述光電探測(cè)器(7)和上位機(jī)解調(diào)系統(tǒng)(8)，從所述第一耦合器(2)分別經(jīng)探測(cè)臂和參考臂到達(dá)所述第二耦合器(6)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成馬赫-增德爾干涉。

進(jìn)一步的，所述敏感結(jié)構(gòu)(5)包括架框(10)、外接頭(9)、壓緊塊(11)、兩個(gè)焊接細(xì)管(12)、連接固定片(13)、鎖緊螺釘(14)、水帶(15)、夾緊片(16)、兩個(gè)過渡焊片(17)，所述外接頭(9)通過所述架框(10)固定；

所述壓緊塊(11)壓緊所述水帶(15)，兩個(gè)過渡焊片(17)安裝于所述壓緊塊(11)上，兩個(gè)焊接細(xì)管(12)分別連接所述第一準(zhǔn)直器(3)、所述第二準(zhǔn)直器(4)和兩個(gè)過渡焊片(17)，所述連接固定片(13)的一端通過鎖緊螺釘(14)固定于所述架框(10)上，另一端與所述壓緊塊(11)焊在一起，所述夾緊片(16)夾緊所述水帶(15)，實(shí)現(xiàn)密封。

進(jìn)一步的，所述外接頭(9)與所述水帶(15)連接，水位發(fā)生變化時(shí)，水通過所述外接頭(9)進(jìn)入所述水帶(15)。

進(jìn)一步的，所述壓緊塊(11)包括第一壓緊塊與第二壓緊塊，所述第一壓緊塊與所述第二壓緊塊分別位于所述水帶兩側(cè)。

進(jìn)一步的，所述第一壓緊塊與所述第二壓緊塊之間的間隙可變，且根據(jù)所述水帶(15)內(nèi)的水量變化。

進(jìn)一步的，兩個(gè)過渡焊片(17)組成第一過渡焊片組，所述敏感結(jié)構(gòu)還包括第二過渡焊片組，所述第二過渡焊片組安裝于所述壓緊塊(11)上所述第一過渡焊片組的對(duì)稱側(cè)。

進(jìn)一步的，兩個(gè)焊接細(xì)管(12)組成第一焊接細(xì)管組，所述敏感結(jié)構(gòu)還包括第二焊接細(xì)管組，所述第二焊接細(xì)管組分別連接所述第一準(zhǔn)直器(3)、所述第二準(zhǔn)直器(4)和第二過渡焊片組中的兩個(gè)過渡焊片。