基于磁耦合和光纖陣列的液位傳感器研究.pdf

1、液位測量幾乎遍及生產(chǎn)與生活的各個(gè)領(lǐng)域之中，特別是在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，不僅要求高精度，還需要能很好地適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的特殊環(huán)境，這樣對液位測量提出了高精度、實(shí)時(shí)在線和穩(wěn)定的要求。目前，傳統(tǒng)的液位測量主要還是超聲波、雷達(dá)以及電子類傳感器占主導(dǎo)地位，這些傳感器有一個(gè)共同的弱點(diǎn)，就是將電帶進(jìn)了測量現(xiàn)場，這樣就限制了它們在諸如強(qiáng)電磁干擾、易燃、易爆等惡劣環(huán)境中的應(yīng)用。光纖液位傳感器由于具備光纖傳感器特有的本質(zhì)防爆、對電絕緣、無感應(yīng)性、化學(xué)穩(wěn)定性、時(shí)域

2、變換性以及低損耗、大容量、高精度、尺寸小和重量輕的特性，可以很好地應(yīng)用到液位檢測領(lǐng)域，滿足工業(yè)生產(chǎn)對液位檢測的要求。但是由于技術(shù)上的不成熟，至今還沒有哪一種光纖液位傳感器得到比較廣泛地實(shí)際應(yīng)用。近年來，研究得比較多的光纖液位傳感器有光纖法-泊腔液位傳感器和光纖光柵液位傳感器。由于其測量精度較低和解調(diào)難度較大使得這些類光纖液位傳感器未能得到很好的應(yīng)用。
　　本文提出了一種基于磁耦合和光纖陣列的光纖液位傳感器，此傳感器不僅具有全光的優(yōu)

3、點(diǎn)，適合用于強(qiáng)電磁干擾、易燃、易爆等惡劣環(huán)境，而且由于傳感信號為光強(qiáng)擾動(dòng)，不需要知道光強(qiáng)的準(zhǔn)確值，所以傳感系統(tǒng)的光源不穩(wěn)定，光纖連接損耗和彎曲損耗等等因素對測量影響不大，測量精度取決于光纖排列密度，從理論上講，只要密布光纖，測量精度就可以達(dá)到0.1mm以上，這幾乎可以滿足所有的工程應(yīng)用。此傳感器采用側(cè)邊拋磨光纖作為線光源，使得傳感器的結(jié)構(gòu)更加簡單，性能更加穩(wěn)定。另外，由于傳感器采用特殊的結(jié)構(gòu)以及特殊密封材料和技術(shù)，可以用于常溫下任何腐蝕

4、性液體和不透明液體的測量，并且本傳感器對非液體容量變化引起的液位波動(dòng)不敏感，所以特別適合應(yīng)用在車輛、船舶、飛機(jī)等運(yùn)輸工具上進(jìn)行液位測量。
　　本論文的創(chuàng)新有以下幾點(diǎn):
　　1)采用光纖陣列檢測液位高度，采用光纖束傳輸信號，采用攝像頭成像分析探測信號，具有數(shù)字信號的特性，不需要知道光強(qiáng)的準(zhǔn)確值，大大降低了對光源和信號處理的要求。
　　2)采用圓筒形立柱和圓筒形浮子結(jié)構(gòu)，使得傳感器結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，使用范圍更加廣泛;