一种检测透明液体断流的光纤探头制造技术

一种检测液体断流的光纤探头，它包括一对光纤、带有软管插口的透明连接管、以及固定光纤端头和透明连接管的光纤定位座。该光纤探头将光纤端头、透明连接管和光纤定位座集成在一起；透明连接管的中间部位设置在光纤定位座的中央，其两端与输送被测液体的管路连接；互相隔离且轴线相交为锐角的光纤端头设置在光纤定位座中透明连接管的一侧，光纤的另一端与光纤放大器的光纤插孔相连。该光纤探头结构简单，整机体积小，可用于医疗仪器等多种场合的液体断流的检测，也可用于透明软管内透明液体的液位的检测。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种检测液体断流的光电检测装置，尤其是能非接触地检测透明液体断 流的光纤探头。技术背景目前，公知的液体断流的检测方法，通常是使用内置放大器的小型光电传感器或对射式 光纤，直接将其浸入液体中或是置于透明容器或透明管道的外面，根据液体的透光度变化来 识别。对于直径较大的不透明容器或管道中的液体，也可采用外部安装超声波传感器的方法 检测其是否断流。在生物工程和医疗行业，如血液处理和细胞分离的作业中，大量使用一次性透明软管输 送透明液体，输送过程中需要对软管中透明液体的中断或终止迸行在线检测，以实现清洗分 离作业的自动控制。中国专利CN93209391.4介绍了一种测量透明容器或透明管道中透明液体 液位的光电传感器，它由一个光束发生器和一个光束接受器组成，光束以倾斜的方式射入容 器，利用光在不同介质中的不同折射特性，达到测量液位的目的。我们曾试图参照该方法直 接使用市售的小型光电传感器或光纤探头，采用直接外部安装的方式进行检测。在对射检测 时，由于透明软管的外径一般较小，穿越软管内被测液体的光路较短，使得被测液体与断流 的透明软管的透射对比度较小；而反射检测时穿越被测液体的透射光被软管内壁二次反射， 使得其与断流的透明软管内壁的反射光对比度较小；检测中易受周围环境光干扰，难以对高 透明液体的中断或终止进行确定的检测；由于透明软管极易变形，难以方便准确的安装定位，光路不宜校准，不能保障稳定可靠的进行检测；检测装置体积庞大，安装使用不便。
技术实现思路
为了克服现有检测方法的不足，本技术提供了一种新型的检测透明液体断流的光纤 探头，该光纤探头将光纤端头、透明连接管和光纤定位座集成在一起，只需将透明连接管简 单的接入输送被测液体的管路，光纤的另一端与光纤放大器的光纤插孔相连，即可根据光在 不同介质中的折射率改变，利用反射检测的方法，精确识别软管中充满透明液体或是空气的 细微变化，达到检测透明液体的中断或终止的目的。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是该光纤探头由两根光纤、两端带有软 管插口的透明连接管、以及固定光纤端头和透明连接管的光纤定位座构成；透明连接管的中 部固定在光纤定位座的中央，光纤定位座与透明连接管的管壁紧密接触；两根光纤端头的轴 线相交为锐角，封装在光纤定位座中透明连接管的一侧，且被不透明的光纤定位座互相隔离。该技术方案的工作原理是透明连接管的两端插入软管，光纤的另一端与光纤放大器的 光纤插孔相连；当软管内充满透明液体时，由光纤放大器的光源发出的发射光，经发光光纤 传输到发光光纤头，穿过透明连接管管壁，进入管中的被测液体，并穿过被测液体，再次穿过另一侧管壁，透射光被与管壁紧密接触的光纤定位座吸收，受光光纤头不能接收到发射光， 光纤放大器的接收器无信号输出；当透明连接管内透明液体中断或终止时，软管内充满空气， 由光纤放大器的光源发出的发射光，经发光光纤传输到发光光纤头，迸入透明连接管管壁， 由于管壁材料的折射率大于管内空气的折射率，发射光在连接管的内壁与空气的界面处形成 反射，反射光折返穿过连接管管壁，由邻近的受光光纤头接收，接收光经受光光纤传输到光 纤放大器的接收器，输出断流信号。在上述光纤探头中，两根光纤的端头封装在光纤定位座中心与透明连接管的轴线垂直的 平面上，两光纤光束中心线的交点位于透明连接管内壁的弧面上或是管内。两光束的夹角， 由光纤光束的扩散角、管壁厚度、光纤端头到透明连接管外壁的距离等因素决定。由于一般光纤的光束扩散角大约为40~60° ，所以本技术中光纤夹角在20~90°都可以达到较好的效 果。这样设计的光束光路，使得发光光纤并不与透明连接管外壁的弧面垂直，照射到外壁表 面的反射光不直接进入受光光纤，受光光纤主要接受来自内壁表面的反射光。为了提高了检测准确度，需尽可能增大断流时透明连接管内壁表面的反射光强，减弱充 满透明液体时在透明连接管外壁表面形成的二次反射光强。在探头的结构设计时，设法将透 明连接管的截面由简单的圆形变为扁圆形或椭圆形，使进入被测液体的透射光路不具对称性，则是最为有效的方法。实际测量表明当透明连接管的截面变为扁圆形后的长短直径比为0.8 0.5时，相同周长的透明连接管中二次反射光强可减少约20 50%。由于该光路有效的 增大了反射光强和二次反射光强的对比度，提高了检测准确度，这样采用市售的分辨率较低 的光纤放大器就可以收到较好的检测效果。为了提高该光纤探头抵抗周围环境光干扰的能力，在光纤定位座上增设遮光圈，形成一 体化的遮光定位套。遮光定位套内孔的截面与透明连接管的截面相同。这样设计的探头结构， 使得检测光路轴线上的透明连接管与遮光定位套紧密接触，照射到透明连接管外表面的环境 光不易直接射入受光光纤头。这样可有效的减弱环境光的干扰，受光光纤头主要接受透明连 接管内壁表面的反射光。实际测试表明为保障在日光非直射的条件下正常工作，适宜的遮 光圈长度为透明软管直径的1. 5 4. 0倍。在该光纤探头中，光纤端头封装在光纤定位座中透明连接管的一侧，保证了光纤端头与 透明连接管的相对位置不变。为方便操作，透明连接管的两端可带有直管软管插口或波纹状 软管插口，可方便的安装与更换软管。上述措施保证了光纤头的定位精度，有利于提高测量 准确性，又使原来软管固定时所需得精密光路安装，变为光路固定下只需简单的软管插装。该光纤探头的重量轻，可以直接悬吊在软管管路中，这样的光纤定位座可以是与透明连 接管的截面相同的圆形或扁圆形外形，无须预留安装孔；为了方便固定光纤探头，光纤定位 座上可以预留安装孔；光纤定位座也可以是带有半圆形的矩形，在矩形的任意平面预留安装 孔；光纤定位座也可以带有底座，在底座的任意平面上预留安装孔。该光纤探头的光纤定位座、遮光圈和底座可选用不透明的工程塑料、工程陶瓷、铝合金或其他金属材料来制作，透明连接管可选用透明的PE、工程塑料、聚碳酸酯，硬质玻璃或其 他透明材料来制作，光纤可以选用带护套的塑料光纤、玻璃光纤或石英玻璃光纤。根据不同 的应用场合，封装或固定在光纤定位座中的光纤端头还可带有光纤防护套、防护镜头、聚焦 镜头、滤光片或遮光罩等附件。在一般工作温度变化不大(《7(TC)、无冲击且要求光纤易弯曲的场合，选用带塑料护套 的塑料光纤、不透明的工程塑料的光纤定位座、PE的透明连接管则是性能价格比最佳的方案。本技术的有益效果是，有效减小了二次反射光强，减弱了环境光的干扰，保障了检 测准确度和可靠性，并且结构简单，使用方便，配合选取适当光源的各种光纤放大器，能有 效识别不同颜色或无色透明液体的中断或终止，特别适用于透明软管外径较小的场合。该光 纤探头结构简单，整机体积小，可应用于医疗仪器等多种场合。附图说明以下结合附图和实施例对本技术作进一歩描述。图1是本技术的结构示意图(横剖面)。图2是本技术的结构示意图(纵剖面)。图3是本技术在液体充满时的光路原理图。图4是本技术在液体中断时的光路原理图。图5是光纤探头第一实施例的横剖面构造图。图6是光纤探头第一实施例的纵剖面构造图。图7是光纤探头第一实施例的立面图。图8是光纤探头第二实施例的横剖面构造图。图9是光纤探头第二实施例的侧面图。图IO是光纤探头第三实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测透明液体断流的光纤探头，包括发光光纤（２）、受光光纤（８）和光纤支架，光纤的一端固定在输送被测液体（５）的透明管路的外面，光纤的另一端与光纤放大器（１）的光纤插孔相连，其特征是：所述的光纤探头由发光光纤（２）、受光光纤（８）、透明连接管（６）和光纤定位座（３）构成；所述的透明连接管（６）的中间部位设置在光纤定位座（３）的中央，其两端与输送被测液体（５）的管路连接；所述的发光光纤（２）和受光光纤（８）的互相隔离且轴线相交为锐角的光纤端头（４）和（７）设置在光纤定位座（３）中透明连接管（６）的一侧。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：路建乡，
申请(专利权)人：苏州斯派特光电技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]