一种液位传感器制造技术

本发明专利技术涉及液位测量技术领域，具体涉及一种液位传感器，包括第一膜片、第二膜片和管状的壳体，第一膜片和第二膜片分别与壳体的两个开口端密封连接，第一膜片、第二膜片以及壳体围设出的内部空间的气体压强与大气压强相同；壳体为刚性构件，第一膜片和第二膜片具有相同的应力应变性质；第一膜片和第二膜片位于内部空间的表面上均设置有光纤光栅，光纤光栅通过光纤与测量仪器相连，利用第一膜片和第二膜片对液体内部压强变化的灵敏性，以及光纤光栅对应变变化的灵敏性实现液位的测量。该传感器有良好的可靠性和可维护性。良好的可靠性和可维护性。良好的可靠性和可维护性。

【技术实现步骤摘要】
一种液位传感器


[0001]本专利技术涉及液位测量
，具体涉及一种液位传感器。

技术介绍

[0002]飞机燃油测量系统是飞机燃油系统的关键组成部分，飞机通过燃油测量系统实时获取飞机油箱内的剩余油量值并反馈给计算机和飞行员，并依据各油箱的剩余油量来完成发动机供输油、飞机主动重心控制、飞机加/放油管理等工作。实现油量的准确测量有利于精确计算飞机续航时间，改善飞行品质，提高飞行的经济性。目前在此领域中应用最广泛、技术最成熟的是电容式燃油液位传感器。
[0003]经过长期发展，已经出现了多种燃油液位测量方式，包括浮子式测量技术、磁致伸缩式测量技术、电容式测量技术等，每种测量技术都有其优缺点：浮子式传感器的测量结构简单，但其存在大量的活动部件，稳定性和可维护性较差；磁致伸缩式传感器测量精度高、可靠性好，但可活动的磁浮子可能会导致卡滞，且受电磁干扰影响较大；电容式传感器目前应用最为广泛，技术最为成熟，其测量精度高、稳定性好、可维护性好，但抗电磁干扰性差，且电容是电磁储能元件，在易燃易爆的燃油系统中不能进行本质安全测量，两极板之间燃油析出的冷凝水会造成电容虚指甚至短路。
[0004]为了解决传统方案中存在的上述问题，应致力于研制新原理的燃油液位传感器。

技术实现思路

[0005]解决的技术问题针对现有技术所存在的上述缺点，本专利技术提供了一种液位传感器，有良好的可靠性和可维护性。
[0006]技术方案
[0007]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0008]本专利技术提供了一种液位传感器，用于测量液体的液位，所述液位传感器包括由上至下依次设置的第一膜片、管状的壳体、以及第二膜片，所述第一膜片和所述第二膜片分别与所述壳体的两端连接，所述第一膜片、所述第二膜片以及所述壳体围设出内部空间，所述内部空间的气体压强与大气空间的气体压强相同；所述壳体为刚性构件，所述第一膜片和所述第二膜片具有相同的应力应变性质；所述第一膜片和所述第二膜片相对的表面的至少一个相应位置处分别设置光纤光栅，两个相应位置处的所述光纤光栅用于测定相应所述膜片的应变值；所述液位传感器根据所述第一膜片和所述第二膜片的应变值的变化量得出液体的所述液位。
[0009]进一步地，所述液位传感器还包括解算器，所述第一膜片与所述第二膜片相应位置处的光纤光栅的第一中心波长漂移量分别具有两个第一变化量，所述解算器用于根据第一膜片和第二膜片的两个第一变化量解算出所述液体的密度值，用于根据所述第二膜片的第一中心波长漂移量与所述液位的线性关系解算出液位值。
[0010]进一步地，所述液位传感器还包括与所述第二膜片相同的温度补偿片，所述温度
补偿片在与所述第二膜片的光纤光栅的相同位置处设置参考光栅，所述温度补偿片置于与所述第二膜片相同的温度中，所述温度补偿片用于在应变值为零时，获取所述参考光栅在第一温度与第二温度之间的第二中心波长漂移量的第二变化量。
[0011]进一步地，所述解算器用于根据所述第二变化量计算所述第二膜片在所述第一温度与所述第二温度之间的第三中心波长漂移量的第三变化量。
[0012]进一步地，所述解算器还用于获取在同一温度条件下，所述第二膜片在第一应变与第二应变之间的第四中心波长漂移量的第四变化量，所述解算器根据所述第三变化量以及所述第四变化量解算出液位值。
[0013]进一步地，所述膜片为圆形，当所述光纤光栅为一个，所述光纤光栅设在相应所述膜片的中心点；
[0014]当所述光纤光栅为多个，所述光纤光栅设在相应所述膜片的中心点的两侧，和/或设在相应所述膜片的边缘处。
[0015]进一步地，所述膜片与所述壳体固定连接或可拆卸连接，所述膜片、所述壳体为金属材质。
[0016]进一步地，当所述膜片与所述壳体可拆卸连接，每个所述膜片通过夹紧装置与所述壳体的端部的端面密封连接；
[0017]每个所述夹紧装置包括夹紧环和限位环，所述壳体的端部具有螺纹段和外表面具有至少一个键块的限位段，所述限位环的第一端内侧具有环状的凸缘，第二端具有与所述键块配合的键槽，所述凸缘用于将相应所述膜片抵接在所述限位段的端面上；
[0018]每个所述夹紧环具有螺接部和用于对所述限位环的凸缘施加预紧力的施力部，所述螺接部通过内螺纹与所述壳体的端部的螺纹段连接，所述施力部的内径与所述凸缘的内径相同。
[0019]进一步地，所述施力部背离相应所述膜片的端面上具有供所述液体通过的至少一个导流槽。
[0020]进一步地，所述壳体的侧壁上具有两个供光纤通过的通孔，所述通孔还用于与大气空间连通。
[0021]有益效果
[0022]本专利技术提供了一种油位传感器，与传统的燃油液位传感器相比，这一传感器从原理上具有更强的抗电磁干扰能力，实现了本质安全测量，能适用于高温高压等极端环境，且没有活动部件，有良好的可靠性和可维护性；此外，该飞机燃油油位传感器还集成了密度测量、温度补偿功能，提高了其实用性。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为光纤光栅原理示意图；
[0025]图2为本专利技术一实施例提供的油位传感器示意图；
[0026]图3为本专利技术一实施例提供的油位传感器中上夹紧环示意图；
[0027]图4为本专利技术一实施例提供的油位传感器中下夹紧环示意图；
[0028]图5为本专利技术一实施例提供的油位传感器中金属壳体示意图；
[0029]图6为本专利技术一实施例提供的油位传感器中限位环示意图；
[0030]图7为本专利技术一实施例提供的油位传感器中光纤光栅设置示意图；
[0031]图8为本专利技术一实施例提供的油位传感器光纤走线及熔接示意图；
[0032]图9为本专利技术一实施例提供的油位传感器实验示意图。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]首先，对本专利技术用到的测量原理进行说明。
[0035]光纤光栅是利用光纤材料的光敏性，在纤芯内产生空间相位光栅，其作用实质上是在纤芯内形成一个窄带的滤波器或反射镜。当一束宽光谱光经过光纤光栅时，满足光纤光栅布拉格条件的波长将产生反射，其余的波长透过光纤光栅继续传输，如图1所示。在本技术方案中所研究的光纤光栅均为均匀周期的光纤光栅，其反射光中心波长与光纤光栅温度、应变的变化量的关系近似为：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液位传感器，其特征在于，用于测量液体的液位，所述液位传感器包括由上至下依次设置的第一膜片、管状的壳体、以及第二膜片，所述第一膜片和所述第二膜片分别与所述壳体的两端连接，所述第一膜片、所述第二膜片以及所述壳体围设出内部空间，所述内部空间的气体压强与大气空间的气体压强相同；所述壳体为刚性构件，所述第一膜片和所述第二膜片具有相同的应力应变性质；所述第一膜片和所述第二膜片相对的表面的至少一个相应位置处分别设置光纤光栅，两个相应位置处的所述光纤光栅用于测定相应所述膜片的应变值；所述液位传感器根据所述第一膜片和所述第二膜片的应变值的变化量得出液体的所述液位。2.根据权利要求1所述的液位传感器，其特征在于，所述液位传感器还包括解算器，所述第一膜片与所述第二膜片相应位置处的光纤光栅的第一中心波长漂移量分别具有两个第一变化量，所述解算器用于根据第一膜片和第二膜片的两个第一变化量解算出所述液体的密度值，用于根据所述第二膜片的第一中心波长漂移量与所述液位的线性关系解算出液位值。3.根据权利要求1所述的液位传感器，其特征在于，所述液位传感器还包括与所述第二膜片相同的温度补偿片，所述温度补偿片在与所述第二膜片的光纤光栅的相同位置处设置参考光栅，所述温度补偿片置于与所述第二膜片相同的温度中，所述温度补偿片用于在应变值为零时，获取所述参考光栅在第一温度与第二温度之间的第二中心波长漂移量的第二变化量。4.根据权利要求3所述的液位传感器，其特征在于，所述解算器用于根据所述第二变化量计算所述第二膜片在所述第一温度与所述第二温度之间的第三中心波长漂移量的第三变化量。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：董韶鹏，阴元晴，袁梅，崔晋，屈玉丰，焦宗夏，孔繁星，
申请(专利权)人：北京航空航天大学宁波创新研究院，
类型：发明
国别省市：