本发明专利技术公开了一种可变量程的液位测量方法及其装置，所述装置包括：弹性膜片，设置在基座内，用于将外界压力转换成膜片的弹性变形；膜片面积调节器，设置于所述弹性膜片上端，用于通过改变膜片有效面积从而实现量程可调；光纤布拉格光栅，设置于圆形弹性体中部，用于通过受力后被改变的光栅间距大小反映出承压大小，进而转换为液位变化量；圆形弹性体，下端穿过所述膜片面积调节器后与所述弹性膜片弹性连接，用于将弹性膜片发生的变形量传递到光纤布拉格光栅，使光栅之间的间距发生改变，转化为波长的变化量。本发明专利技术量程手动可调，可针对性的对不同海域、不同深度的海洋湖泊进行准确的液位测量，灵活性强，适用范围大，成本低廉而且非常实用。且非常实用。且非常实用。
【技术实现步骤摘要】
一种可变量程的液位测量方法及其装置
[0001]本专利技术属于液位测量
，如船舶液位测量、化工油罐等环境下的无电液位测量等，具体涉及一种可变量程的液位测量装置，还涉及一种可变量程的液位测量方法。通过将被测量压力P转换为弹性膜片的微量形变，再将弹性膜片的微量形变进一步转换为圆形弹性体中光纤光栅(FBG)波长的变化，从而再通过其他元器件对测定的波长数据进行转换，得到所需的液位数据。
技术介绍
[0002]目前对于量程可调的压力传感器而言，大多实现方式以通过调节阀制成的压力传感器探头形式为主(如《FBG可变灵敏度压力传感器设计》选自《传感器与微系统》2006年第35卷第6期第69页
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第71页)，且其主要发展趋势是向高精度方向发展、向小型化方向发展以及向高稳定性和宽温范围发展等方向发展，
[0003]对于目前现状而言，大多数压力传感器均以定量程压力传感器为主，对于量程可调且以光纤光栅作为传感元件的研究很多，但实际应用较少，因此考虑到船舶在海上安全作业或者航行的前提条件是对船舶各个系统的精准把握，在众多船舶技术系统中，液位测量系统已经变成船舶自动化系统中的一个不可缺失的重要部分。经过近十年的发展，液位测量系统的概念已经变得十分丰富。船舶液位测量数据的精确性与船舶能否在海上安全可靠的航行具有直接的关系。因此，设计一款以FBG光纤光栅作为传感元件且用于船舶液位测量的压力传感器是有必要的。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供了一种可变量程的液位测量装置，量程手动可调，可针对性的对不同海域、不同深度的海洋湖泊进行准确的液位测量，灵活性强，适用范围大，成本低廉而且非常实用。
[0005]本专利技术的另一个目的在于提供了一种可变量程的液位测量方法，利用该液位测量装置实现船舶液位的实时测量，并通过控制系统及显示系统将液位信息显示在指定位置，并由控制系统对液位数据进行监测和预警，当液位高于或低于预设的合理值范围时，发报警系统进行预警，使船舶工作人员及时进行干预，消除风险，从而使航行的安全指数得到保障。
[0006]为进一步实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种可变量程的液位测量装置，包括：
[0007]弹性膜片，设置在基座内，用于将外界压力转换成膜片的弹性变形；
[0008]膜片面积调节器，设置于所述弹性膜片上端，用于通过改变膜片有效面积从而实现量程可调；
[0009]光纤布拉格光栅，设置于圆形弹性体中部，用于通过受力后被改变的光栅间距大小反映出承压大小，进而转换为液位变化量；
[0010]圆形弹性体，下端穿过所述膜片面积调节器后与所述弹性膜片弹性连接，用于将弹性膜片发生的变形量传递到所述光纤布拉格光栅，使光栅之间的间距发生改变，进而转化为波长的变化量；
[0011]通线柱，为所述光纤布拉格光栅的通线孔，用于使连接所述光纤布拉格光栅的通信线穿过。
[0012]作为优选，所述膜片面积调节器包括：组装在一起的上盖和下盖、以及安装在所述上盖和下盖组装后形成的腔体内的扇叶和支撑架，其中：
[0013]所述扇叶包括有多个按同一方向布设的叶片，这些叶片均匀环设于扇叶的中心，每个叶片上设置有一个孔，相应的所述下盖对应位置设置有短柱销，通过该短柱销对所述叶片进行安装定位，通过孔与短柱销的结合将所述叶片安装在所述下盖上面；
[0014]在这些叶片朝向所述支撑架的一端面设置有导向柱；
[0015]所述支撑架呈圆环形，其与所述扇叶同圆心，在其圆环面上均匀开设有与所述叶片数量一致的导向槽，这些导向槽绕所述支撑架圆心朝向一致分散开，用于嵌入所述叶片上设置的导向柱，通过所述导向柱与导向槽实现叶片受力时可按槽的规定轨迹进行运动。
[0016]作为优选，所述上盖侧面开设有槽口，用于所述支撑架侧面设置的手柄从所述腔体内延伸出该槽口，并在外力的作用下带动所述叶片转动，实现对所述弹性膜片面积的有效遮挡。
[0017]作为优选，所述圆形弹性体包括一薄壁环，在所述薄壁环两侧同一水平对称设置有两个延伸部，且这两个延伸部沿水平方向开设有两个通孔与所述薄壁环连通；
[0018]所述薄壁环中部横向设置有光纤布拉格光栅，用于连接所述光纤布拉格光栅的通信线两端分别从这两个所述延伸部具有的通孔内穿过；
[0019]在所述薄壁环上下端设置有一接触部和一安装部，所述接触部下端穿过所述膜片面积调节器与所述弹性膜片弹性连接，所述安装部用于与盖板安装。
[0020]作为优选，还包括：基座、下端与所述基座连接的外壳以及扣设在所述外壳上端的盖板，其中，所述基座、外壳以及所述盖板组装在一起用于封闭传感器各部件。
[0021]进一步地，所述安装部上设置有两个安装孔，所述盖板下方与所述圆形弹性体上方的安装部通过两颗螺母进行固定安装。
[0022]进一步地，所述盖板和外壳之间，所述膜片面积调节器和外壳之间，以及所述膜片面积调节器和基座之间均螺纹连接。
[0023]进一步地，所述通线柱设置有两组，对称分布在所述盖板上端，且所述通线柱下端延伸至所述盖板内并与所述盖板螺纹连接。
[0024]进一步地，所述弹性膜片焊接在所述基座的两端，且使得所述基座和弹性膜片之间具有一定的间隙。
[0025]相应的，本专利技术还要求保护一种可变量程的液位测量方法，采用前的可变量程的液位测量装置，包括下述步骤：
[0026]步骤1，根据实际需求，通过调节膜片面积调节器设定弹性膜片有效面积，以确定传感器测量量程和灵敏度；
[0027]步骤2，使得液位压强p通过基座作用在可变弹性膜片上，使得弹性膜片在压强p的作用下发生一定量的弹性变形；
[0028]步骤3，通过弹性膜片受压变形，将其变形传递至与弹性膜片相连接的圆形弹性体中，进而转换为圆形弹性体的受压变形；
[0029]步骤4，进一步转换为Bragg光栅波长变化；
[0030]步骤5，通过检测波长的变化量，得到所需的液位压强的变化量，并将得到的液位压强的变化量换算为液位高度；
[0031]步骤6，通过控制系统以及显示系统得到所需的液位数据。
[0032]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0033](1)本专利技术圆形弹性体中的薄壁圆环的设计主要考虑到其受力后从圆形变化为椭圆形，变化明显。相对于其他结构如菱形结构，其变化后仍然是菱形结构，受力分析较复杂。
[0034](2)本专利技术设计的膜片面积调节器的设计相对于一些调节阀门的设计操作更加简单，控制更为精准。因为对于一般形式的调节机构，如阀门结构，通过左右进行遮挡实现传感器的量程可调功能，可能会存在一些左右遮挡不同步的现象，导致测量结果会存在一定的误差，但是对于膜片面积调节器的结构，可保证每个叶片都是同步进行遮挡，这样其各部分的有效膜片面积更加精准，从而使得测量的结果会更加精确。
[0035](3)不会受到电、磁等因素影响。光信号在光纤中进行传播时，由于光纤本身“无电”这一本安特点，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可变量程的液位测量装置，其特征在于，包括：弹性膜片，设置在基座内，用于将外界压力转换成膜片的弹性变形；膜片面积调节器，设置于所述弹性膜片上端，用于通过改变膜片有效面积从而实现量程可调；光纤布拉格光栅，设置于圆形弹性体中部，用于通过受力后被改变的光栅间距大小反映出承压大小，进而转换为液位变化量；圆形弹性体，下端穿过所述膜片面积调节器后与所述弹性膜片弹性连接，用于将弹性膜片发生的变形量传递到所述光纤布拉格光栅，使光栅之间的间距发生改变，进而转化为波长的变化量；通线柱，为所述光纤布拉格光栅的通线孔，用于使连接所述光纤布拉格光栅的通信线穿过。2.根据权利要求1所述的可变量程的液位测量装置，其特征在于，所述膜片面积调节器包括：组装在一起的上盖和下盖、以及安装在所述上盖和下盖组装后形成的腔体内的扇叶和支撑架，其中：所述扇叶包括有多个按同一方向布设的叶片，这些叶片均匀环设于扇叶的中心，每个叶片上设置有一个孔，相应的所述下盖对应位置设置有短柱销，通过该短柱销对所述叶片进行安装定位，通过孔与短柱销的结合将所述叶片安装在所述下盖上；在这些叶片朝向所述支撑架的一端面设置有导向柱；所述支撑架呈圆环形，其与所述扇叶同圆心，在其圆环面上均匀开设有与所述叶片数量一致的导向槽，这些导向槽绕所述支撑架圆心朝向一致分散开，用于嵌入所述叶片上设置的导向柱，通过所述导向柱与导向槽实现叶片受力时可按槽的规定轨迹进行运动。3.根据权利要求2所述的可变量程的液位测量装置，其特征在于，所述上盖侧面开设有槽口，用于所述支撑架侧面设置的手柄从所述腔体内延伸出该槽口，并在外力的作用下带动所述叶片转动，实现对所述弹性膜片面积的有效遮挡。4.根据权利要求1
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3任一所述的可变量程的液位测量装置，其特征在于，所述圆形弹性体包括一薄壁环，在所述薄壁环两侧同一水平对称设置有两个延伸部，且这两个延伸部沿水平方向开设有两个通孔与所述薄壁环连通；所述薄壁环中部横向设置有光纤布拉格光栅，...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐刚，李红丽，胡友前，袁静，
申请(专利权)人：湖北工程学院，
类型：发明
国别省市：
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