数字式绝对码光纤液位传感器制造技术

本发明专利技术公开的一种数字式绝对码光纤液位传感器，包括，入射光纤和出射光纤、壳体和位于壳体内的光纤座，以及壳体外部的光源、光敏单元和单板机信号处理系统，入射光纤与出射光纤伸入壳体分别成对排列在带凹槽的光纤座的两端，浮子组件跟随液位变化上下移动，浮子组件上对应光纤座凹槽的凸条挡板跟踪液位运动，伸入到光纤座凹槽内挡住该液位入射光纤的入射光，使出射光纤得到一个变异格雷码液位信号。本发明专利技术的分辨率和精度由光纤对的间距和挡板的几何尺寸和编码形式决定。本发明专利技术能对各种基本透明液体的液位实施高精度测量，抗电磁干扰，液位高度信息采用绝对式编码，断电恢复后无需零位校准即可恢复测量。特别适用于液面晃动和各种环境变化下的液位测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于测控
中测量液位的数字光纤液位计，更具体地说， 本专利技术是基于光纤传光原理的数字式绝对码光纤液位测量传感器，能够对各种 基本透明液体的液位在液面晃动情况下实施稳定、可靠的高精度测量。
技术介绍
从20世纪70年代中期开始，由于光纤传感器的无源特性，对被测对象无 任何影响，抗电磁干扰，具有耐高温，耐高压，抗腐蚀，可在有毒、核辐射等 恶劣环境下正常工作，光纤传输频带宽，动态范围大，光纤传感器外形没有限 制，而被广泛应用。现有基于全内反射原理设计的光纤液位传感器，由反射光量即可知道敏感 元件是否接触液体，可对反射光量差别很大的水和油等进行物质判别。这种利 用光纤受抑全内反射传感器测量液位的传感器虽然有体积很小，重量轻，能在 恶劣环境下进行非接触式、非破坏性，以及远距离测量的优点，但通常只能进 行分立式间断测量或作定点报警或控制不能进行液位连续测量。另一种是连续型的光纤液位传感器，它包括上端面为敞口的圆筒型壳体、 圆管状外连接器、弹性缓冲板、恒弹性板及光纤，圆筒型壳体内底部设有一圆 筒型的应力平衡器，该应力平衡器的外侧表面与圆筒型壳体内壁贴合；恒弹性 板密闭盖设在所述应力平衡器的顶端面，使应力平衡器内部形成一光学谐振腔 体；光纤由圆筒型壳体以及应力平衡器的底端面穿入所述光学谐振腔体内，与 恒弹性板垂直；所述弹性缓冲板固定设置在恒弹性板的外侧，并与恒弹性板之 间形成封闭的缓冲腔体，该缓冲腔体内充满缓冲液；所述圆管状外连接器的一端与圆筒型壳体上端密闭固接，另一端用于连接外部储液容器。该专利是通过 测量随液位的变化而产生的光的强度变化来获得连续变化的液位数值。该光纤 液位传感器的液位连续测量压强换算液位的方法的测量结果易受液体密度变化 影响、环境压强变化影响，以及传感器长期漂移的影响，难以实现稳定、可靠 的高精度测量，而且动态情况难以准确工作。不能对各种基本透明液体的液位 在液面晃动情况下实施稳定、可靠的高精度测量。
技术实现思路
本专利技术的任务是提出一种液位高度信息采用绝对式编码，无电流测量信号 输出，并能抗各种环境干扰，停电后重新启动不需重新校零，即使在液面波动 时，仍能保持全光无电在线液位自动检测的数字式绝对码光纤液位传感器。特 别适用于液面晃动和各种环境变化下的液位测量。本专利技术所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的 一种数字式绝对 码光纤液位传感器，包括液位入射光纤和液位出射光纤、壳体和位于壳体内 的光纤座，以及壳体外部的光源、光敏单元和单板机信号处理系统，其特征在 于，入射光纤与出射光纤伸入壳体分别成对排列在带凹槽的光纤座的两端，浮 子组件跟随液位变化上下移动，浮子组件上对应光纤座凹槽的凸条挡板跟踪液 位运动，挡板伸入到光纤座凹槽内，挡住该液位入射光纤的入射光，使出射光 纤的组合得到一个变异格雷码液位信号。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果。本专利技术提供的数字式绝对码光纤液位传感器，利用浮子上特制的挡板与光 纤对构成一个敏感编码带，通过浮子跟踪液位运动来带动挡板移动获得变异格 雷码液位信号。通过光敏单元将所得信号形成对应的液位编码，传输给处理系 统得到绝对式编码液位数字信号。其主要优点如下①无电信号输出，抗电磁 干扰；②抗气泡干扰；③抗波动、倾斜干扰和加速度的干扰； 抗温度、液体密度、介电常数以及折射率等变化引起的各种干扰。液位高度信息采用绝对式 编码，停电后重新启动不需重新校零，断电恢复后即可恢复测量，长期稳定性好。无平衡锤或电机驱动组件，体积小重量轻，便于使用。在-5(TC +8(TC范 围内，光纤的通光量不受影响，因此具有良好的耐高低温性能。由于本专利技术在测量过程中用光信号代替电信号测量液位的变化，并以光纤 传导信号，整个测量无电流的测量信号输出，可以在易燃易爆情况下保证高灵 敏度和可靠性，因此避免了电信号带来的不安全隐患，性能稳定、可靠，还可 使测量抗干扰性能提高。由于浮子对液位高度的感受具有积分效应，所以特别 适用于液面晃动和各种环境变化下的液位测量。本专利技术在不降低分辨力的情况 下，大幅度减少光纤对数，提高产品的工艺性。 附图说明本专利技术的具体结构由以下的实施例及其附图给出。 图1是本专利技术光纤液位传感器局部剖视结构示意图。 图2是图1的俯视图。 图3是图2的B-B向剖视图。 图4是图1的A-A向剖视图。图5表示本专利技术挡板编码第一个实施例的构造示意图。图6表示本专利技术挡板编码第二个实施例的构造示意图。图7表示本专利技术挡板编码第三个实施例的构造示意图。图中l.入射光纤，2.光源，3.壳体，4.光纤座，5.下盖板，6.钢丝基座，7. 弹簧，8.钢丝，9.浮子，10.挡板，11.光敏单元，12.单板机信号处理系统，13.出 射光纤。 具体实施例方式图1 图4描述了主要由入射光纤1和出射光纤13、壳体3和位于壳体3内的光纤座4、浮子组件6、 7、 8、 9、 10和底部下盖板5，以及壳体外部的光 源2、光敏单元11和单板机信号处理系统12构成本专利技术数字式绝对码光纤液位 传感器的一个实施例。壳体3的顶部连接两个光纤连接头，分别为出射光纤和 入射光纤的出入口。出射、入射光纤伸入壳体的入口，等间距成对固定于有一 挡光凹槽的光纤座4上。对应所述凹槽连接的浮子组件上的浮子9跟随液位变 化上下移动，浮子9上对应凹槽的挡板跟踪液位运动，伸入到光纤座凹槽内挡 住该液位入射光纤的入射光，使出射光纤得到一个变异格雷码液位信号。浮子组件的运动导轨钢丝8，是从壳体3顶部穿过钢丝基座6和弹簧7固定 在壳体3的下侧部位。浮子组件随着液位变化在该运动导轨上上下运动。浮子9 上连接的挡板10上制有按二细分、四细分、十细分的挡板10凸台。液位检测 时可根据不同的检测精度要求采用不同的挡板编码和挡板尺寸，由挡板得到液 位对应的出射光纤编码信号。这样就可以在不降低分辨力的情况下，大幅度减 少光纤对数，提高产品的工艺性。主要由光纤、壳体和位于壳体内的光纤座、浮子及钢丝导轨组件，以及壳 体外部的光源和光敏单元、单板机处理系统构成的数字光纤液位传感器。由光 源2发出等亮度的平行光线，光线通过入射光纤1进入壳体3，入射光纤1与出 射光纤13成对置于光纤座4的凹槽处。固定于浮子9上的挡板10上的凹槽凸 台伸入光纤座4的凹槽内，光纤座4的凹槽通过挡板10吻合的凹槽凸台限制浮 子9的旋转。本专利技术的原理是，挡板10伸入光纤座4凹槽。浮子9跟踪液位变化使挡板 挡住液位入射光纤的光信号，则出射光纤不能接收光线，后续光敏单元和处理 单元得知该位置的出射光纤为暗，即为"0"信号，反之为"1"信号。实现 液位测量的原理是利用光纤传光性质和遮光原理形成液位信号来检测液位的 变化，使固定在浮子上的挡板随液位的变化上下移动，并通过挡板的移动挡住不同的入射光纤，被挡住的出射光纤则经处理单元得到"0"的暗信号，其他出 射光纤为"1"信号，从而得到液位信息。当液位变化时浮子9跟随其液位上下移动，挡板10的凹槽凸台挡住该液位 所对应的入射光纤1的入射光，使对应的出射光纤13无光信号。此时，与出射 光纤13连接的光敏单元11将所得信号形成对应的液位编码，传送给单板机信 号处理系统12，得到液位数字信号。在图5 图7所示的三个挡板编码实施例，是为使本专利技术能达到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字式绝对码光纤液位传感器，包括入射光纤（１）和出射光纤（１３）、壳体（３）和位于壳体（３）内的光纤座（４），以及壳体外部的光源（２）、光敏单元（１１）和单板机信号处理系统（１２），其特征在于，入射光纤（１）与出射光纤（１３）伸入壳体（３），并分别成对排列在带凹槽的光纤座（４）的两端，浮子组件跟随液位变化上下移动，浮子组件上对应光纤座（４）凹槽的凸条挡板（１０）跟踪液位运动，伸入到光纤座（４）凹槽内挡住该液位入射光纤的入射光，使出射光纤得到一个变异格雷码液位信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：廖俊必，吴金蔓，吴瑞，朱亚平，
申请(专利权)人：四川泛华航空仪表电器厂，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]