一种光纤液位解调装置及其解调方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种光纤液位解调装置及其解调方法,包括解调装置壳体\电源模块、光电模块、控制处理模块、通信模块、加热模块。光电模块进行光电转换，模拟量调理和测量等工作，加热模块对内部各模块进行加热保温，保证该设备在低温段可靠工作，通信模块发送所述控制处理模块处理后的数据信息，控制处理模块控制光电模块和通信模块完成光电转换和通信功能，完成数据处理、判据存储及数据装订；解调装置壳体保护内部的光路和电路以及在所需平台安装。本发明专利技术采用光纤传感技术检测液位高度，具有体积小、重量轻、环境耐受性优良、高精度、高可靠性等优势；本发明专利技术可以在恶劣环境下连续实时测量，而且测量系统装配方便，使用范围广泛。使用范围广泛。使用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤液位解调装置及其解调方法


[0001]本专利技术涉及测量测试
，具体涉及一种光纤液位解调装置及其解调方法。

技术介绍

[0002]液位传感器是测量液体高度信息的仪器，液位是工业生产和生活中需要测量的重要参数。液位测量的要求越来越高，连续式、高精度、高可靠性的测量是液位传感器发展方向。液位测量技术在工业生产贮存以及过程控制领域都有着极其广泛的用途，比如在液氨储罐中液位的测量、液化气球罐中的液位监测以及油轮压载舱液位的实时测量等方面。
[0003]目前常用的液位测量方法有机械浮子式、电子式、液压式、磁致伸缩式、超声波式、光学式等等。机械浮子式成本低，可靠性好，但因为是利用机械结构进行测量，所以灵敏度较低。电子式量程大，输出信号统一，更加方便液位的自动检测和控制，但是易受电磁干扰，可靠性差。液压式测量的范围相对较大，安装方便，但是被测的液体的密度要求是均匀的和已知的。磁致伸缩式可对两种不同液体界位高度进行测量，但是由于磁感应效应不能应用在电磁辐射很强的场所。超声波式适用于特殊环境，但是可靠性较差，且生活中有些物质对超声波有强烈的吸收作用。而光学式传感技术具有本征安全、适用性强、实时精确等优点，而且不需要安装多种设备进行同时测量，既节约空间，又有较高的性价比。但光学传感器也存在不能连续测量、安装不方便等问题，限制了使用。
[0004]因此，需要一种可连续测量、便于安装、适用于各种环境的光学液位测量仪器和方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术是为了解决光学液位测量仪器的适应性问题，提供一种光纤液位解调装置及其解调方法，通过对其组成部分包括光路、电路的器件的选择，光路的搭建与测量，电路的设计以及解调算法的制定，实现对液位参数精确可靠稳定的连续测量。
[0006]本专利技术提供一种光纤液位解调装置，包括解调装置壳体和设置在解调装置壳体内部的电源模块、光电模块、控制处理模块、通信模块，电源模块与光电模块、控制处理模块、通信模块均电连接，光电模块与光纤液位传感器连接，控制处理模块与光电模块、通信模块均电连接；
[0007]解调装置壳体可与平台安装，电源模块为光电模块、控制处理模块、通信模块进行供电，光电模块进行光电转换、模拟量调理和液位测量，控制处理模块控制光电模块进行光电转换和测量并将光电模块的测量数据进行整理、判据存储和数据装订后通过通信模块输出液位指示信号；
[0008]光电模块的光源发出光经过耦合进入光纤液位传感器并产生反射光，反射光耦合后进入光电探测器经光电转换后输出至控制处理模块，控制处理模块对电压信号幅值变化进行判断后输出液位指示信号。
[0009]本专利技术提供的一种光纤液位解调装置，作为优选方式，光电模块包括依次光连接
的光源、分光器、光开关，与光源电连接的光源驱动，设置在分光器一侧的光电探测器和与光电探测器电连接的AD转换器，光开关和AD转换器均与控制处理模块电连接，光开关与光纤液位传感器光连接，光纤液位传感器设置在待测液位一侧；
[0010]光源驱动进行光源的电流控制、电源控制、和温度控制，分光器将光源的输出光分配给光开关，控制处理模块控制光开关的时序以使光纤液位传感器依时序进行液位测量并使返回光依次通过光开关和分光器进入光电探测器，光电探测器进行光信号探测后将光信号转换成电信号通过AD转换器输出至控制处理模块，控制处理模块将电信号整理后与预存储的液位开关阈值表对比形成液位达到或未达到的开关数据组，控制处理模块根据开关数据组进行决策判断、调整激光光源的强度并得到液位指示信号通过通信模块输出。
[0011]本专利技术提供的一种光纤液位解调装置，作为优选方式，光源为C波段红外光蝶型激光器，分光器包括光纤耦合器和环形器，光纤耦合器将一根光线中传输的光波能量按照比例分配给多根光纤并通过环形器输出至光开关，光开关在光传输线中对光信号进行物理交换或逻辑操作，通过光开关的开关切换使分光器依时序与光纤液位传感器连通，光纤液位传感器通过光纤进行液位探测并输出返回光至光开关，光源驱动为光源及温控驱动，光源驱动进行电流控制、电源控制和激光器温度控制，光电探测器包括PIN管和电压转换电路。
[0012]本专利技术提供的一种光纤液位解调装置，作为优选方式，还包括设置在解调装置壳体内部的加热模块，加热模块与电源模块相连并对解调装置壳体内部进行加热保温；
[0013]加热模块包括依次连接的温度传感器、温控电路和加热器。
[0014]本专利技术提供的一种光纤液位解调装置，作为优选方式，温控电路为控制开关，控制开关为密特比较器。
[0015]本专利技术提供的一种光纤液位解调装置，作为优选方式，解调装置壳体包括至少两层壳体、各层之间使用子口连接，解调装置壳体的底板设置安装凸台、底部设置减震垫；
[0016]电源模块包括依次电连接的EMI滤波及保护电路、隔离DC
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DC和输出滤波及过压保护的电路，电源模块用于进行稳压、防反向和滤波；
[0017]控制处理模块包括FPGA和EEPROM，FPGA进行数据的整理与处理，EEPROM进行装订数据和光纤液位传感器开关阈值的存储，装订数据功能为调整光源的强度以使测试结果在合理范围内进行数据分析；
[0018]通信模块使用RS422接口和UART通信协议。
[0019]本专利技术提供的一种光纤液位解调装置，作为优选方式，FPGA包括时钟产生模块、激光器驱动设置模块、开关控制模块、数据采集模块、液位判读模块、EEPROM读写模块、通信发送/接收模块和状态产生模块。
[0020]本专利技术提供一种光纤液位解调装置的解调方法，包括以下步骤：
[0021]S1、光纤液位探测：光电模块的光源发出光经过耦合进入光纤液位传感器并产生反射光，反射光经耦合后进入光电探测器经光电转换后输出至控制处理模块；
[0022]S2、解调：控制处理模块对电压信号幅值变化进行判断后输出液位指示信号；
[0023]S3、输出：液位指示信号通过通信模块输出。
[0024]本专利技术所述的一种光纤液位解调装置的解调方法，作为优选方式，步骤S1中，加热模块对解调装置壳体内部进行加热，光源驱动进行光源的电流控制、电源控制、和温度控制，分光器将光源的输出光分配给光开关，控制处理模块控制光开关的时序以使光纤液位
传感器依时序进行液位测量产生反射光，反射光依次通过光开关和分光器进入光电探测器，光电探测器进行光信号探测后将光信号转换成电信号通过AD转换器输出至控制处理模块；
[0025]步骤S2中，控制处理模块控制光开关进行开合、控制光电探测器进行光电转换并进行数据处理、判据存储和数据装订得到液位指示信号。
[0026]本专利技术所述的一种光纤液位解调装置的解调方法，作为优选方式，步骤S2中，FPGA将电信号整理后与EEPROM中预存储的液位开关阈值表对比形成液位达到或未达到的开关数据组，FPGA根据开关数据组进行决策判断、调整光源的强度并得到液位指示信号。
[0027]本专利技术属于传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤液位解调装置，其特征在于：包括解调装置壳体(1)和设置在所述解调装置壳体(1)内部的电源模块(2)、光电模块(3)、控制处理模块(4)、通信模块(5)，所述电源模块(2)与所述光电模块(3)、所述控制处理模块(4)、所述通信模块(5)均电连接，所述光电模块(3)与光纤液位传感器连接，所述控制处理模块(4)与所述光电模块(3)、所述通信模块(5)均电连接；所述解调装置壳体(1)可与平台安装，所述电源模块(2)为所述光电模块(3)、所述控制处理模块(4)、通信模块(5)进行供电，所述光电模块(3)进行光电转换、模拟量调理和液位测量，所述控制处理模块(4)控制所述光电模块(3)进行光电转换和测量并将所述光电模块(3)的测量数据进行整理、判据存储和数据装订后通过所述通信模块(5)输出液位指示信号；所述光电模块(3)的光源发出光经过耦合进入所述光纤液位传感器并产生反射光，所述反射光耦合后进入光电探测器经光电转换后输出至所述控制处理模块(4)，所述控制处理模块(4)对电压信号幅值变化进行判断后输出所述液位指示信号。2.根据权利要求1所述的一种光纤液位解调装置，其特征在于：所述光电模块(3)包括依次光连接的光源(31)、分光器(32)、光开关(33)，与所述光源(31)电连接的光源驱动(34)，设置在所述分光器(32)一侧的光电探测器(35)和与所述光电探测器(34)电连接的AD转换器(36)，所述光开关(33)和所述AD转换器(35)均与所述控制处理模块(4)电连接，所述光开关(33)与所述光纤液位传感器光连接，所述光纤液位传感器设置在待测液位一侧；所述光源驱动(34)进行所述光源(31)的电流控制、电源控制、和温度控制，所述分光器(32)将所述光源(31)的输出光分配给所述光开关(33)，所述控制处理模块(4)控制所述光开关(33)的时序以使所述光纤液位传感器依时序进行液位测量并使返回光依次通过所述光开关(33)和所述分光器(32)进入所述光电探测器(35)，所述光电探测器(35)进行光信号探测后将光信号转换成电信号通过所述AD转换器(36)输出至所述控制处理模块(4)，所述控制处理模块(4)将所述电信号整理后与预存储的液位开关阈值表对比形成液位达到或未达到的开关数据组，所述控制处理模块(4)根据所述开关数据组进行决策判断、调整激光光源的强度并得到所述液位指示信号通过所述通信模块(5)输出。3.根据权利要求2所述的一种光纤液位解调装置，其特征在于：所述光源(31)为C波段红外光蝶型激光器，所述分光器(32)包括光纤耦合器和环形器，所述光纤耦合器将一根光线中传输的光波能量按照比例分配给多根光纤并通过所述环形器输出至所述光开关(33)，所述光开关(33)在光传输线中对光信号进行物理交换或逻辑操作，通过所述光开关(33)的开关切换使所述分光器(32)依时序与所述光纤液位传感器连通，所述光纤液位传感器通过光纤进行液位探测并输出返回光至所述光开关(33)，所述光源驱动(34)为光源及温控驱动，所述光源驱动(34)进行电流控制、电源控制和激光器温度控制，所述光电探测器(35)包括PIN管和...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨艳，李江渠，张少杰，王兆刚，高志强，刘晓英，史青，彭泳卿，
申请(专利权)人：航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：