[發明專利]一種分布式光纖液位傳感系統

有效

• 申請號: 201811302428.6
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109506738B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 梅影;王學鋒;藍天;卞賀明;唐才杰;白利強;崔留住;王明超;易小龍
• 申請（專利權）人: 北京航天控制儀器研究所
• 主分類號: G01F23/292
• 分類號: G01F23/292
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發明公開了一種分布式光纖液位傳感系統，包括：光纖液位傳感器、光纖光柵解調儀和粘接裝置，光纖液位傳感器包括：光纖、以及沿光纖的光纖軸向連續刻寫的至少兩個光纖長周期光柵LPG傳感器；光纖液位傳感器與光纖光柵解調儀的輸出端通過光纖連接；光纖液位傳感器通過粘接裝置固定在待測容器內，以形成陣列式光纖傳感網絡，進而基于陣列式光纖傳感網絡和光纖光柵解調儀確定待測容器內的溶液的液面高度。本發明不僅能測得三維分布式容器液位信息，而且反應時間迅速，可以得到準確全面的液位測量結果。同時，相對于通電儀器復雜的封裝方式，減小了傳感器的重量，也消除了電學液位器火花引爆燃料貯箱造成不可挽回的災害的隱患。

技術領域

本發明屬于光纖光柵技術領域，尤其涉及一種分布式光纖液位傳感系統。

背景技術

自20世紀60年代以來，航天航空領域已經研發了許多基于電阻、電容、聲阻抗和粘滯阻尼差異的液氣界面感測裝置。目前，測量燃料罐中液體量的典型液位感測系統有拉繩測量、電容測量或使用耙式或陣列配置中的一系列溫度或熱電阻感測裝置進行的測量。

基于以上傳統液面傳感器具有眾多難以解決的問題，包括但不僅限于：成本高昂、存在安全隱患、重量大，以及測量結果不準確等。

發明內容

本發明解決的技術問題：克服現有技術的不足，提供一種分布式光纖液位傳感系統，不僅能測得三維分布式容器液位信息，而且反應時間迅速，可以得到準確全面的液位測量結果。同時，相對于通電儀器復雜的封裝方式，減小了傳感器的重量，也消除了電學液位器火花引爆燃料貯箱造成不可挽回的災害的隱患。

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種分布式光纖液位傳感系統，包括：光纖液位傳感器(100)、光纖光柵解調儀(4)和粘接裝置(6)；其中，光纖液位傳感器(100)，包括：光纖(2)、以及沿光纖(2)的光纖軸向連續刻寫的至少兩個光纖長周期光柵LPG傳感器(5)；

光纖液位傳感器(100)與光纖光柵解調儀(4)的輸出端通過光纖連接；

光纖液位傳感器(100)通過粘接裝置(6)固定在待測容器(1)內，以形成陣列式光纖傳感網絡，進而基于陣列式光纖傳感網絡和光纖光柵解調儀(4)確定待測容器(1)內的溶液(3)的液面高度。

在上述分布式光纖液位傳感系統中，固定后的光纖液位傳感器(100)所形成的陣列式光纖傳感網絡的間隔距離l為：

其中，d表示待測容器(1)的內徑，n表示光纖長周期光柵LPG傳感器(5)的數量。

在上述分布式光纖液位傳感系統中，光纖光柵解調儀(4)，包括：

脈沖掃描激光器，用于連續向光纖液位傳感器(100)發射光脈沖，以使光纖液位傳感器(100)的各光纖長周期光柵LPG傳感器(5)根據所述光脈沖產生光反射；

接收模塊，用于接收各光纖長周期光柵LPG傳感器(5)返回的反射光；

解析模塊，用于根據接收到的各光纖長周期光柵LPG傳感器(5)返回的反射光的光強度以及中心波長，確定待測容器(1)內的溶液(3)的液面高度。

在上述分布式光纖液位傳感系統中，解析模塊，具體用于：

根據各光纖長周期光柵LPG傳感器(5)返回的反射光的光強度以及中心波長，確定各光纖長周期光柵LPG傳感器(5)所處的環境信息；

根據各光纖長周期光柵LPG傳感器(5)返回反射光的時間，確定各光纖長周期光柵LPG傳感器(5)所處的位置信息；

根據確定的環境信息和位置信息，確定待測容器(1)內的溶液(3)的液面高度。