The invention relates to an optical fiber liquid level measuring device and a method thereof, belonging to the optical technology field. The invention aims to solve the problems of complicated manufacturing process, low measuring accuracy, small measuring range and unstable device structure of the existing optical level sensor. It includes a laser, a fiber coupler, polarization controller, electro-optic modulator, erbium-doped fiber amplifier, microwave source, arbitrary function generator, a circulator, fiber Prague grating, optical isolator, optical fiber sensing, self heating type optical fiber, photoelectric detector, data acquisition card and power meter; method is that the Brillouin optical time domain analysis technology and self heating type fiber combination. A self heating fiber converts light energy into heat energy and is coupled with a sensing fiber to achieve heat transfer. The sensing part is immersed in liquid, to determine the level of position over the mutation point temperature, achieve centimeter level resolution, and has a measurement range of tens of centimeters, realize the liquid level measurement of high resolution and high precision.
【技术实现步骤摘要】
一种光纤液位测量装置及方法
本专利技术涉及一种液位测量装置及方法,具体涉及一种光纤液位测量装置及方法,属于光学
技术介绍
液位的测量在工业生产、石油储运以及制造业等领域有着广泛的应用,是保证设备安全运行的一个重要手段。目前,基于机械和电气技术的液位传感器已被广泛采用,在实际应用中已经证明了其可靠性,然而这类传感器不能满足在苛刻(导电,爆炸性或腐蚀性)环境中对于液位测量的要求。光纤传感器作为一种光学传感器件可以解决上述问题,具有抗电磁干扰、高耐腐蚀性和高灵敏度等特性。早期人们提出了一些光纤液位传感器,如布拉格光纤光栅、长周期光纤光栅和倾斜布拉格光纤光栅,然而由于其制造工艺要求高、设备复杂、测量范围小,导致应用受到限制。近年来,研究人员使用无芯光纤与单模光纤拼接的结构,研制出了利用模间干涉测量液位的光纤传感器,但其测量范围不高且无芯光纤易断;此外,使用一小段氢氟酸蚀刻的熊猫型保偏光纤,将其两端分别与单模光纤熔接,利用马赫-曾德干涉仪的原理制成液位传感器,但光纤的错位熔接操作复杂,并且熔接的保偏光纤长度不能够太长,导致了测量液位的范围很小。此外,针对传统光纤传感系统空间分辨率不高的问题,一系列新的编码技术被相继提出,在一定程度上改善了空间分辨率,同时也提高了系统的信噪比。本专利技术提出一种将布里渊光时域分析技术与自加热式光纤结合进行液位测量的方法及装置,可以达到厘米量级的分辨率,并且具有较大的测量范围。
技术实现思路
在下文中给出了关于本专利技术的简要概述,以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解,这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并 ...
【技术保护点】
一种光纤液位测量装置,其特征在于,包括一号激光器(1)、二号激光器(16)、光纤耦合器(2)、一号偏振控制器(3)、二号偏振控制器(10)、一号电光调制器(4)、二号电光调制器(12)、一号掺铒光纤放大器(6)、二号掺铒光纤放大器(17)、微波源(11)、任意函数发生器(5)、一号环行器(7)、二号环行器(13)、光纤布拉格光栅(14)、光隔离器(15)、传感光纤(19)、自加热式光纤(20)、光电探测器(8)、数据采集卡(9)和功率计(18);一号激光器(1)的光信号输出端与耦合器(2)输入端连通,耦合器(2)的两个光信号输出端分别与一号偏振控制器(3)和二号偏振控制器(10)连通,一号偏振控制器(3)与一号电光调制器(4)的光信号输入端连通,一号电光调制器(4)同时与任意函数发生器(5)和一号掺铒光纤放大器(6)的光信号输入端连通,一号掺铒光纤放大器(6)的光信号输出端与一号环行器(7)的一号光信号端口(7‑1)连通,环行器(7)的三号光信号端口(7‑3)与光电探测器(8)连通,光电探测器(8)的输出端口与数据采集卡(9)连通,环行器(7)的二号光信号端口(7‑2)与传感光纤(19 ...
【技术特征摘要】
1.一种光纤液位测量装置,其特征在于,包括一号激光器(1)、二号激光器(16)、光纤耦合器(2)、一号偏振控制器(3)、二号偏振控制器(10)、一号电光调制器(4)、二号电光调制器(12)、一号掺铒光纤放大器(6)、二号掺铒光纤放大器(17)、微波源(11)、任意函数发生器(5)、一号环行器(7)、二号环行器(13)、光纤布拉格光栅(14)、光隔离器(15)、传感光纤(19)、自加热式光纤(20)、光电探测器(8)、数据采集卡(9)和功率计(18);一号激光器(1)的光信号输出端与耦合器(2)输入端连通,耦合器(2)的两个光信号输出端分别与一号偏振控制器(3)和二号偏振控制器(10)连通,一号偏振控制器(3)与一号电光调制器(4)的光信号输入端连通,一号电光调制器(4)同时与任意函数发生器(5)和一号掺铒光纤放大器(6)的光信号输入端连通,一号掺铒光纤放大器(6)的光信号输出端与一号环行器(7)的一号光信号端口(7-1)连通,环行器(7)的三号光信号端口(7-3)与光电探测器(8)连通,光电探测器(8)的输出端口与数据采集卡(9)连通,环行器(7)的二号光信号端口(7-2)与传感光纤(19)的一端连通;二号偏振控制器(10)与二号电光调制器(12)的光信号输入端连通,二号电光调制器(12)同时与微波源(11)和环行器(13)的一号光信号端口(13-1)连通,环行器(13)的二号光信号端口(13-2)与光纤布拉格光栅(14)连通,环行器(13)的三号光信号端口与光隔离器(15)的光信号输入端口连通,光隔离器(15)的光信号输出端口与传感光纤(19)的另一端连通;二号激光器(16)的光信号输出端与二号掺铒光纤放大器(17)的输入端口连通,二号掺铒光纤放大器(17)的光信号输出端与自加热式光纤(20)的一端连通,自加热式光纤(20)的另一端与功率计(18)连通,传感光纤与自加热式光纤平行接触。2.根据权利要求1所述的一种光纤液位测量装置,其特征在于,所述一号激光器(1)采用窄线宽光纤激光器,工作波长为1550nm,二号激光器(16)采用半导体激光器,输出波长为1550nm的连续光。3.根据权利要求1所述的一种光纤液位测量装置,其特征在于,所述光经过一号电光调制器(4)调制为消光比大于40dB的脉冲泵浦光,一号偏振控制器(3)调节进入电光晶体的偏振态与晶体偏振态一致;所述光经过二号电光调制器(12)进...
【专利技术属性】
技术研发人员:张洪英,刘子叶,袁治君,
申请(专利权)人:哈尔滨理工大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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