The invention discloses an optical fiber interference water level sensing device and method based on the refractive index of the air. The device comprises a laser, which is used for outputting a preset scan frequency signal to the scanning laser coupler for scanning laser coupler; the received signal is divided into two parts, through a standard transmission to the first photodetector, another path F-P cavity is transmitted to the second photodetector; the interference to the detection signal are transmitted to PC demodulation system for the first photodetector and the second photodetector, the demodulation system of the upper computer for calculating phase received two interference signals, and then according to the relationship between the refractive index and the level of two phase interference signal difference and relation, the corresponding interference signal of two air refraction rate of air pressure and water pressure and water level the height of the current water level height. The optical path has the advantages of simple structure, good stability, high precision, corrosion resistance and low transmission loss, and it can realize non-contact absolute measurement.
【技术实现步骤摘要】
基于空气折射率的光纤干涉水位传感装置及方法
本专利技术属于水位检测设备领域,尤其涉及一种基于空气折射率的光纤干涉水位传感装置及方法。
技术介绍
目前,传统的水位传感器有很多不同的类型,包括压阻式和浮子式等。其中,压阻式水位计采用电流型压阻传感器,通过恒流源电流的作用,输出变化的电压信号,再经过放大、模数转换、信号处理后发送至数据采集装置,该水位计的缺点是电路结构复杂,受电磁干扰影响严重。浮子式水位计采用测量管、动力管、浮子等机械结构,只适用于岸坡稳定、河床冲淤很小的低含沙量河段,局限性很大。因此,传统的水位传感器均存在电路结构复杂、不能应用于复杂恶劣的水环境下等缺点,而且传统的传感器对电磁干扰比较敏感,不适用于电磁场较强的场合。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足,本专利技术的第一目的是提供一种基于空气折射率的光纤干涉水位传感装置,其采用光纤干涉传感技术,光路结构简单、稳定性好,测量精度高,耐腐蚀,传输损耗小,可实现非接触绝对测量。本专利技术的一种基于空气折射率的光纤干涉水位传感装置,包括激光器,其用于输出预设扫描频率的扫描激光信号至耦合器;所述耦合器用于将接收到的扫描激光信号分成两路,其中,一路经标准具传输至第一光电探测器,另一路经法珀腔传输至第二光电探测器;所述标准具和法珀腔的腔长相等且所处环境相同,标准具腔内的空气折射率不变固定;所述法珀腔与气囊相连通,当水位变化时,气囊体积被压缩,气囊的气体被压入法珀腔内使得其内的空气折射率发生改变;所述第一光电探测器和第二光电探测器用于将探测到的干涉信号均传送至上位机解调系统,所述上位机解调系统用于计算接收到的两路 ...
【技术保护点】
一种基于空气折射率的光纤干涉水位传感装置,其特征在于,包括激光器,其用于输出预设扫描频率的扫描激光信号至耦合器;所述耦合器用于将接收到的扫描激光信号分成两路,其中,一路经标准具传输至第一光电探测器,另一路经法珀腔传输至第二光电探测器;所述标准具和法珀腔的腔长相等且所处环境相同,标准具腔内的空气折射率不变固定;所述法珀腔与气囊相连通,当水位变化时,气囊体积被压缩,气囊的气体被压入法珀腔内使得其内的空气折射率发生改变;所述第一光电探测器和第二光电探测器用于将探测到的干涉信号均传送至上位机解调系统,所述上位机解调系统用于计算接收到的两路干涉信号的相位差,进而根据两路干涉信号的相位差与相应两路干涉信号的空气折射率的关系、空气的折射率与水位压强的关系以及水位压强与水位高度的关系,得到当前水位高度。
【技术特征摘要】
1.一种基于空气折射率的光纤干涉水位传感装置,其特征在于,包括激光器,其用于输出预设扫描频率的扫描激光信号至耦合器;所述耦合器用于将接收到的扫描激光信号分成两路,其中,一路经标准具传输至第一光电探测器,另一路经法珀腔传输至第二光电探测器;所述标准具和法珀腔的腔长相等且所处环境相同,标准具腔内的空气折射率不变固定;所述法珀腔与气囊相连通,当水位变化时,气囊体积被压缩,气囊的气体被压入法珀腔内使得其内的空气折射率发生改变;所述第一光电探测器和第二光电探测器用于将探测到的干涉信号均传送至上位机解调系统,所述上位机解调系统用于计算接收到的两路干涉信号的相位差,进而根据两路干涉信号的相位差与相应两路干涉信号的空气折射率的关系、空气的折射率与水位压强的关系以及水位压强与水位高度的关系,得到当前水位高度。2.如权利要求1所述的一种基于空气折射率的光纤干涉水位传感装置,其特征在于,密封结构将标准具和法珀腔密封在同一个环境内。3.如权利要求1所述的一种基于空气折射率的光纤干涉水位传感装置,其特征在于,所述气囊包括橡胶主体,橡胶主体通过气嘴与法珀腔相通。4.如权利要求3所述的一种基于空气折射率的光纤干涉水位传感装置,其特征在于,所述橡胶主体固定在底座上。5.如权利要求1所述的一种基于空气折射率的光纤干涉水位传感装置,其特征在于,所述标准具是由两个反射镜组成的干涉腔...
【专利技术属性】
技术研发人员:罗政纯,庞铄,常天英,王忠民,孙韦,崔洪亮,
申请(专利权)人:吉林大学,
类型:发明
国别省市:吉林,22
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