[發明專利]一種光纖隔膜傳感器及液體樣品參數的測量方法

在審

• 申請號: 202211091573.0
• 申請日: 2022-09-07
• 公開（公告）號: CN115683183A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 鐘年丙;姚建南;李林洋;楊春林;鐘登杰;常海星;湯斌;李銳
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01F23/292;G01K11/3206;G01L11/02
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 黃河

本發明公開一種光纖隔膜傳感器，用于液體樣品參數的測量，包括樣品艙以及檢測艙，所述樣品艙與檢測艙之間固定連接；所述樣品艙周側壁開設有入水口和出水口，用于待測液體樣品的流入和流出；所述樣品艙朝向檢測艙一側的側面開設有檢測口；所述檢測艙包括隔膜以及第一光纖Bragg光柵，所述檢測艙與大氣相連通，所述隔膜貼附于樣品艙開設有檢測口的側面，對所述檢測口形成封閉；所述第一光纖Bragg光柵固定于隔膜表面遠離檢測口的一側；樣品艙內有液體流入時，隔膜能夠產生形變并帶動第一光纖Bragg光柵產生應變；本發明公開的光纖隔膜傳感器能夠同時測量液位、液壓和溫度，且具有較大量程，能夠滿足工程實際需求。

技術領域

本發明涉及光纖隔膜傳感器領域，具體涉及一種光纖隔膜傳感器及液體樣品參數的測量方法。

背景技術

在化工生產、冶金工業、石油工業等諸多領域，液位及液壓實時在線準確監測是保障其存儲裝置及系統安全正常運行的關鍵。由于光纖液位及液壓傳感器具有抗電磁干擾、耐酸堿腐蝕、電絕緣、連續測量、幾何尺寸小、使用壽命長等優點，相對于傳統的電容式、超聲波式以及磁致伸縮式液位傳感器，其在易燃易爆、強腐蝕性、強電磁干擾等惡劣環境下有較大的競爭優勢。

目前，國內外已報道的光纖液位傳感器主要有：尖端反射型、光泄露型、光強反射型以及光纖光柵型傳感器。其中，光纖光柵液位傳感器有折射率型、浮力型以及壓力隔膜型。壓力隔膜型光纖光柵液位傳感器結構簡單、靈敏度高、精度高，是最具潛力且應用到工程實踐中的連續式大量程光纖液位傳感器。

雖然壓力隔膜型光纖光柵液位傳感器具有上述諸多優勢，但現有研究主要集中于提高傳感器靈敏度，而液位檢測的最大量程小于130cm，難以滿足工程實際需求。

更為重要的是，當前關于光纖Bragg光柵(Fiber Bragg Grating，光纖Bragg光柵)同時實現大量程液位、液壓及溫度測量的文獻還未見報道。因此研制一種準確同時檢測大量程液位、液壓及溫度的光纖Bragg光柵傳感器十分必要。

發明內容

本發明目的在于提供一種光纖隔膜傳感器及液體樣品參數的測量方法，以解決現有壓力隔膜型光纖光柵液位傳感器的檢測量程小的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種光纖隔膜傳感器，用于液體樣品參數的測量，包括樣品艙1以及檢測艙，所述樣品艙1與檢測艙之間固定連接；所述樣品艙1周側壁開設有入水口2和出水口3，用于待測液體樣品的流入和流出；所述樣品艙1朝向檢測艙一側的側面開設有檢測口5；所述檢測艙包括隔膜6以及第一光纖Bragg光柵9，所述檢測艙與大氣相連通，所述隔膜6貼附于樣品艙1開設有檢測口5的側面，對所述檢測口5形成封閉；所述第一光纖Bragg光柵9固定于隔膜6表面遠離檢測口5的一側；樣品艙1內有液體流入時，隔膜6能夠產生形變并帶動第一光纖Bragg光柵9產生應變。

優選的，所述檢測艙還包括固定板13，所述固定板13與隔膜6遠離樣品艙1的一側固定連接，所述固定板13上固定有第二光纖Bragg光柵12。

優選的，所述第一光纖Bragg光柵包括對應于隔膜6位置處的第一光柵區20，以及從所述隔膜6位置處朝向檢測艙延伸的第一尾纖區10；所述第二光纖Bragg光柵包括對應于固定板13位置處的第二光柵區26，以及從所述固定板13位置處朝向檢測艙延伸的第二尾纖區14。

優選的，所述固定板13遠離隔膜6的一側固定有一恒壓艙16，所述恒壓艙16朝向固定板13的一側開設有導纖孔15，所述恒壓艙16頂部安裝有用于恒壓艙16內部與外部大氣連通的導管17，所述第一尾纖區10自由端和第二尾纖區14自由端從導管17中穿出。