基于单模FBG光栅的液位传感器及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种基于单模FBG光栅的液位传感器及其制作方法，包括一竖直设置的单模光纤，单模光纤上刻写有FBG光栅，单模光纤外封装有单模光纤沿其轴心方向设置的圆柱状硅胶，硅胶上端设有覆盖所述单模光纤的铁片。所述铁片为圆形，铁片与所述圆柱状硅胶同轴连接。所述铁片半径小于所述圆柱状硅胶截面半径。本发明专利技术提供一种基于单模FBG光栅的液位传感器及其制作方法，该基于单模FBG光栅的液位传感器能够实现对液体的静态液位测量，且具有良好的线性度。本发明专利技术结构、操作简单，技术成本较低，重复性高，易于实现器件的批量加工，具有很高的经济效益。

Liquid level sensor based on single-mode FBG grating and its fabrication method

The invention discloses a liquid level sensor based on a single-mode FBG grating and its fabrication method, which comprises a vertical single-mode fiber, a FBG grating is engraved on the single-mode fiber, a cylindrical silica gel arranged along the axis direction of the single-mode fiber is encapsulated outside the single-mode fiber, and an iron sheet covering the single-mode fiber is arranged on the upper end of the silica gel. The iron sheet is circular, and the iron sheet is coaxially connected with the cylindrical silica gel. The radius of the iron sheet is less than that of the cylindrical silica gel section. The present invention provides a liquid level sensor based on single mode FBG grating and its fabrication method. The liquid level sensor based on single mode FBG grating can realize the static liquid level measurement of liquid, and has good linearity. The invention has the advantages of simple structure, simple operation, low technical cost, high repeatability, easy realization of batch processing of devices, and high economic benefit.

【技术实现步骤摘要】
基于单模FBG光栅的液位传感器及其制作方法
本专利技术涉及光纤传感领域，尤其涉及一种基于单模FBG光栅的液位传感器及其制作方法。
技术介绍
压力式光纤液位传感器是根据液体高度不同产生的压强不同的原理来检测液位的。由于光纤具有耐高温、耐腐蚀等优点，因此压力式光纤液位传感器可以与液体接触，这便使它具有了更为广泛的应用前景。由于液位测量中被测介质种类繁多、介质的物理化学性质极其复杂、现场工作条件恶劣等，因此出现了各种各样的液位传感器，这些液位传感器的测量原理和方法各有其优缺点。与传统的液位传感器相比，光纤液位传感器具有如下优点：（１）耐高温高压、抗电磁干扰、抗环境噪声、抗电气绝缘性好，在易燃、易爆环境下安全可靠；（２）频带宽、动态范围广，灵敏度高；（３）便于远距离测量和控制；（４）体积小、质量轻、安装简单、造价低。申请人提供一种基于单模FBG光栅的液位传感器及其制作方法，能够实现对液体的静态液位测量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于单模FBG光栅的液位传感器及其制作方法，实现对液体的静态液位测量。为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案是：一种基于单模FBG光栅的液位传感器，包括一竖直设置的单模光纤，单模光纤上刻写有FBG光栅，单模光纤外封装有单模光纤沿其轴心方向设置的圆柱状硅胶，圆柱状硅胶上端设有覆盖所述单模光纤的铁片。进一步的，所述铁片为圆形，铁片与所述圆柱状硅胶同轴连接。进一步的，所述铁片半径小于所述圆柱状硅胶截面半径。一种基于单模FBG光栅的液位传感器的制作方法，方法包括：步骤1）除去单模光纤中部包层；步骤2）采用激光刻写技术对上述单模光纤进行刻写，得到FBG结构；步骤3）在上述单模光纤外熔覆硅胶，使硅胶呈圆柱状，且单模光纤沿圆柱轴心方向设置；步骤4）在圆柱状硅胶的上端面安装覆盖所述单模光纤的铁片，得到基于单模FBG光栅的液位传感器。进一步的，所述单模光纤采用SMF-28单模光纤。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种基于单模FBG光栅的液位传感器及其制作方法，能够实现对液体的静态液位测量，且具有良好的线性度。本专利技术结构、操作简单，技术成本较低，重复性高，易于实现器件的批量加工，具有很高的经济效益。附图说明图1为实施例1所述基于单模FBG光栅的液位传感器的结构示意图；图2为实施例3所述折射率传感装置的结构示意图；图3为基于单模FBG光栅的液位传感器随Nacl溶液高度变化得到的反射光谱；图4为基于单模FBG光栅的液位传感器随Nacl溶液高度变化得到的波长—应变关系曲线。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1如图1所示，一种基于单模FBG光栅的液位传感器，包括一竖直设置的单模光纤1，单模光纤1上刻写有FBG光栅，单模光纤1外封装有单模光纤1沿其轴心方向设置的圆柱状硅胶2，圆柱状硅胶2上端设有覆盖所述单模光纤1的铁片3。所述铁片3为圆形，铁片3与所述圆柱状硅胶2同轴连接。所述铁片3半径小于所述圆柱状硅胶2截面半径。实施例2上述基于单模FBG光栅的液位传感器的制作方法，方法包括：步骤1）采用SMF-28单模光纤，除去单模光纤中部包层；步骤2）采用激光刻写技术对上述单模光纤进行刻写，得到FBG结构；步骤3）在上述单模光纤外熔覆硅胶，使硅胶呈圆柱状，且单模光纤沿圆柱轴心方向设置；步骤4）在圆柱状硅胶的上端面安装覆盖所述单模光纤的铁片，得到基于单模FBG光栅的液位传感器。实施例3将实施例2制作的基于单模FBG光栅的液位传感器10与光纤环形器20、光谱仪30、光源40、Nacl溶液50组成折射率传感装置，通过改变溶液液位，进行标定测量，得到反射光谱。具体过程为：如图2所示，将光源40连接在光纤环形器20的输入端口，光纤环形器20的输出端口连接上述基于单模FBG光栅的液位传感器10，并将该基于单模FBG光栅的液位传感器10置于Nacl溶液50中，反射端口连接光谱仪30。光源40发出的光首先经过所述光纤环形器20导入到基于单模FBG光栅的液位传感器10，而后基于单模FBG光栅的液位传感器10将采集到的外界折射率信号通过所述光纤环形器20最终显示在所述光谱仪30上。上述过程中，通过改变Nacl溶液浓度，进行标定测量，得到折射信号的反射光谱如图3所示，三条谱线分别为应变为300ml、600ml、900ml时1510nm~1590nm范围内的反射光谱。另外，将基于单模FBG光栅的液位传感器10标定在100ml-800ml范围内，记录相应液位时的波长，绘制波长—应变关系曲线，如图4所示，该基于单模FBG光栅的液位传感器10具有良好的线性度。所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单模FBG光栅的液位传感器，其特征在于，包括一竖直设置的单模光纤，单模光纤上刻写有FBG光栅，单模光纤外封装有单模光纤沿其轴心方向设置的圆柱状硅胶，圆柱状硅胶上端设有覆盖所述单模光纤的铁片。

【技术特征摘要】
1.一种基于单模FBG光栅的液位传感器，其特征在于，包括一竖直设置的单模光纤，单模光纤上刻写有FBG光栅，单模光纤外封装有单模光纤沿其轴心方向设置的圆柱状硅胶，圆柱状硅胶上端设有覆盖所述单模光纤的铁片。2.如权利要求1所述的一种基于单模FBG光栅的液位传感器，其特征在于，所述铁片为圆形，铁片与所述圆柱状硅胶同轴连接。3.如权利要求1所述的一种基于单模FBG光栅的液位传感器，其特征在于，所述铁片半径小于所述圆柱状硅胶截面半径。4.一种基于单...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雯，郝家祺，何巍，祝连庆，刘锋，娄小平，董明利，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11