[其他]光纖傳感液位計

無效

• 申請號: 87209380
• 申請日: 1987-06-21
• 公開（公告）號: CN87209380U
• 公開（公告）日: 1988-06-15
• 發明（設計）人: 陳鎮鐘
• 申請（專利權）人: 吉林省計量測試技術研究所
• 主分類號: G01F23/40
• 分類號: G01F23/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種以光纖測頭為敏感元件的液位計。適用于精確測量各種液體儲存罐的液面高度，且特別適用于石油及其制品貿易時的計量。

CN85202562U中介紹的光纖液位計主要由浮子、計數齒盤、鋼索、重錘、光纖對及相應的光電器件、電路組成。當液面高度變化時，這種液位計的浮子所受的浮力發生變化，從而使浮子發生相應的運動。于是鋼索帶動計數齒盤轉動。齒盤每轉動一個齒，表示液面變化一單位高度。這種液位計的缺點是測量精度不高。這種液位計的鋼索在離液面高h的定點處所受的力為：F＝mg＋ (π)/4 d²hρg－SHρg

式中：m——浮子質量，d——鋼索直徑。ρ₁——鋼索密度，S——浮子截面積，H——浮子浸入液體深度，ρ——液體密度，g——重力加速度。

從上式可以看出，當液面高度變化為10米時，直徑為2毫米的鋼索，其重力變化約為2.4牛頓，這需要直徑為400毫米的園形浮子浸入密度為0.8的液體約2.5毫米，才能產生與之平衡的浮力。此外，計數齒盤每齒所代表的高度值，它轉動時存在的阻力，都將進一步降低這種方法的測量精度。

本發明的任務是要提供一種高精度的液位計，它測量液面高度的不確定度為±（0.2＋0.05l）毫米，式中l為測量高度，單位為米。

本發明的任務是以如下方式完成的：

圖1是原理圖。

圖2是本發明的光纖傳感頭的一種具體結構的剖面圖。

一個能感知液面微小變化的光纖傳感頭（1），將液面的變化以電訊號輸出到微型計算系統，計算機控制步進（或伺候）電機（3）轉動，電機的轉動通過蝸桿（6），蝸輪（5）帶動繞線鼓輪（4）轉動，（4）的轉動通過鋼索（2）使光纖傳感頭（1）上下運動，當光纖傳感頭與液面的距離重新達到調定位置時，計算機使電機（3）停止轉動。蝸輪（5）帶動繞線鼓輪（4）轉動的同時，通過聯軸節也帶動光電編碼器（7）轉動，于是光電編碼器將光纖傳感頭移動的距離，即液面高度的變化值（或相對于某參照點的液面高度值），以二進制碼輸入計算機，從而實現對液面高度的計量，由于采用了計算機，能對溫度等系統誤差進行修正，從而獲得精確的液面高度值。如果在測量液面高度的同時，向計算機輸入被測液體的溫度、密度及儲罐的容積表等數據，則計算機能給出進出儲罐的液體的質量。

下面對光纖傳感頭作詳細描述。反射鏡（8）固定在浮子殼體（10）上。兩個光纖測頭（15）、（16）固定在測頭座（9）上，測頭座（9）有略高于光纖測頭端面的環形凸臺，以防止光纖測頭端部碰傷反射鏡工作面。測頭座由鋼索（2）連結于圖1的繞線鼓輪（4）。起密封和彈性連結作用的膜片（13），由密封壓圈（12）、（14）固定于浮子殼體（10）和測頭座（9），膜片選用在被測液體中穩定的材料制成。壓圈（14）的凸緣上安裝有調整螺釘（17），通過（17）可以調整初始工作狀態時光纖測頭（15）、（16）端面和反射鏡（8）反射面之間的距離。此距離一般不大于2毫米，以0.2至0.7毫米為佳。重塊（11）使得當液面下降時，反射鏡與光纖測頭（16）的距離大于反射鏡與光纖測頭（15）的距離，當液面上升時反之。光源（18）以相同的光強射入光纖測頭（16）、（15）的入射光纖，入射光纖將光投射到反射鏡（8），反射光分別由（15）、（16）的出射光纖接收，并傳送到光電元件（19），（19）是二象限管或對稱光電池。由于使用兩個光纖測頭，并以兩測頭輸出信號之比作為控制信號，故能有效地消除光源、接收元件、放大電路漂移的影響。光纖測頭（15）與調整螺釘（17）的距離l₁要盡量小。兩個測頭之間的距離l₂的大小影響傳感頭的靈敏度，只要l₂大于l₁即可方便地使傳感頭的靈敏度滿足實際需要。