[发明专利]基于磁耦合和光纤对阵列的液位测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器领域，特别是一种利用磁耦合技术和光纤技术，结合特殊的结构对任何液体的液面位置进行监测的液位传感器。

背景技术

液位测量涉及到工农业生产、社会生活的方方面面。光纤液位传感器由于其本质安全，无电量进入测量现场，特别适合在诸如强电磁干扰、易燃、易爆等恶劣环境中的应用，因此研制光纤液位传感器是人们热衷的一个课题。

2009年公开的一项名称为“数字式绝对码光纤液位传感器”的发明专利（公开号：CN 101358870A），其中利用了光纤对阵列，光纤对阵列中每对光纤的端面严格对准，一根光纤发出的光能够耦合进另一根光纤中，多对光纤沿液体深度方向排列成线性阵列，与浮子连接的挡板遮挡光纤对两根光纤之间的光。浮子随液面浮动，挡板遮挡不同光纤对之间的耦合光，监测各光纤对的通光量，即可知道液面的位置。这一发明由于挡板、光纤固定座、光纤端面等都直接浸泡在液体中，所以不适合应用于腐蚀性强的液体测量。并且光纤对两光纤端面之间有液体，所以不能用于非透明液体的测量。另外，挡板、光纤固定座、光纤端面等直接与液体及空气接触，容易受到污染，这会在实际测量中遇到很多问题，如：光纤端面受污染，造成光不能通过；挡板和光纤固定座及凹槽积垢，造成挡板移动受阻等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于磁耦合和光纤对阵列的液位测量方法，以克服上述现有技术的不足。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的是一种基于磁耦合和光纤对阵列的液位测量方法，该方法是在被测液体中固定一立柱，立柱中布置有光纤对，光纤对是由两根端面严格对准的光纤组成，光纤对的两端从立柱上方引出分别接光源和光探测器，所有光纤对沿立柱高度方向排列成光纤对线性阵列，光纤对的两根光纤对准端面之间有保证能够通光的窄缝，所有光纤对的窄缝连通形成窄缝导槽，窄缝导槽中有磁性挡光板，磁性挡光板能够全部或部分挡住一个或数个光纤对的通光量，随液面浮动的的浮子中有永磁铁，永磁铁通过磁耦合驱动磁性挡光板沿窄缝导槽移动，从而调制光纤对的通光量，液面高度不同，不同光纤对的通光量被调制，通过检测各光纤对的通光情况即可知道液面位置。

所述光纤对由立柱支撑，光纤对线性阵列高度大于被测液体最大深度。

所述立柱由聚四氟乙烯材料制成。

所述光纤对和磁性挡光板密封在立柱内部。

所述磁性挡光板由磁性材料制成，例如：可由冷轧无取向硅钢片、铁铝合金或铁镍合金等制成。

所述浮子由聚四氟乙烯材料制成。

所述永磁铁密封在浮子壳体内部。

所述磁性挡光板与永磁铁之间具有磁耦合作用。

本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：

其一. 应用面广：由于将光纤对阵列和磁性挡板密封在立柱中，永磁铁密封在浮子中，这样只有立柱和浮子直接与液体接触，因此只要针对被测液体选用相应的抗被测液体腐蚀材料制作立柱和浮子，本发明就可以用于任何液体的液面位置测量，并且能够解决目前技术中液体对光纤端面及其它部件的污染给实际测量所带来的很多问题。

其二. 测量环境要求不高：由于采用光信号，无电量进入测量现场，传感器本质安全，适合应用于易燃易爆环境，并且抗电磁干扰；由于进行了密封，测量现场的粉尘、液体蒸汽、液体溅射等不影响测量。

其三. 测量精确可靠：虽然监测的是光强，但不需要知道光强的准确值，只需要知道光强扰动，这实际上是有和无的数字式测量，测量精度取决于光纤排列密度，从理论上讲，只要密布光纤，测量精度就可以达到0.1mm以上，这几乎可以满足所有的工程应用；另外，光强监测是对所有光纤对的透射光强进行比较，因此系统光源的不稳定，光纤连接损耗和走线弯曲损耗等都不影响测量，或者说通过参考所有光纤对的透射光强变化，可以很容易排除干扰。

附图说明

图1是基于磁耦合和光纤对阵列的液位测量方法的立体图。

图2是图1的主视图。

图3是图1的侧视剖面图。

图中：1.立柱；2.光纤对； 3.窄缝导槽； 4.磁性挡光板； 5.浮子；6.永磁铁； 7.光源； 8.光探测器； 9.液面高度。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但并不局限于下面所述内容。

本发明提供的基于磁耦合和光纤对阵列的液位测量方法，是通过制备相应的液位测量传感器来实现，该液位测量传感器的结构如图1所示：主要由立柱1，光纤对2，窄缝导槽3，磁性挡光板4，浮子5，永磁铁6，以及光源7和光探测器8组成。