[实用新型]光纤探头和液体界面检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光纤探头，以及包括该光纤探头的液体界面检测装置。

背景技术

目前，国内外成品油管道输送己经或正在替代成品油铁路和公路运输，成为成品油运输的主力。多种油品顺序输送是用一条管道采用分批交替或顺序输送不同种类的油品，即可交替输送汽油、煤油、柴油等不同的成品油，也可交替输送各种原油、成品油和各种化工产品，从而大大提高管道利用率。成品油管道作为先进的运输方式，不仅具有进一步减少环境污染，缓解运输压力，提高运输安全系数的作用，而且具有铁路、公路、水路等其他方式无法比拟的运输优势。

成品油管道通常采用顺序输送的方法，也就是一种油品跟在另一种油品的后面分批输送。油品在流动过程中会扩散，两种油品交替处会形成混油段。为保证油品质量，必须精确测量油品之间界面的位置，进行混油切割操作，尤其不能让低质量的油品混入高质量的油品中，从而降低质量。

界面检测的方法有很多，大致分为标示法（如荧光、色素染料和放射性标记等）和特性测量法（如密度、介电常数、折射率和超声波等）两类，其中采用特性测量法居多，尤以密度测量法最多。

密度法是界面检测最常用的方法，根据界面前后油品的密度差别判断油品界面，但当两种相邻的被输送油品的密度差非常小或几乎相等时（例如90号汽油、93号汽油），采用密度法不能准确地甚至不可能判断它们的界面。

光学界面检测仪通过测量经流体吸收后光信号的变化来识别油品的界面。目前，在成品油管道顺序输送中较多采用此方法进行界面检测。

CN2225022Y公开了一种两相液体界面光纤测试仪，其结构特征在于光纤探头内设有两束光纤，其一根为光源光纤，另一根为测试光纤，两束光纤一端焊在一起，且此端的探头部呈90°棱镜。测试仪工作原理是利用光纤对不同液体的后向散射强度的不同，经光/电接口后所得的电量不同，将此电量转化为频率量，然后通过计算机中软件计算即可得到所需测试值。由于混油界面内液体组成变化呈梯度分布，变化很小，采用这种单变量的检测方法往往难以精确地测定油品的界面。

CN1372635A公开了一种红外探测器。采用圆锥形的衰减全反射（ATR）元件测定液体样品的红外光谱，这个元件通过光纤束与光源、检测器相连接，在光纤束端部安装有透镜。而光纤束与透镜保持一定的距离以保证耦合效果，所以在透镜和光纤之间必须存在一定的空气层。高压液体的在线检测对整体结构的密封有严格的要求，该探测器光纤透镜和ATR元件间、透镜和光纤之间都存在空腔，很难承受较高的工作压力。

一种新型光学管道界面检测仪的研究（孙岩、陈世利，电子测量技术，第31卷第7期）中报道了利用光的折射与反射原理来测量管道内部介质折射率的变化，进行成品油管道输送过程中各油品间混油界面的检测。其传感器是一个直径5mm的半球面镜头，两束光纤非常精密地熔接在镜头的平面上。但是，该检测仪也只能收集单变量信息，难以精确地测定油品的界面。

由于油品特性的千差万别，这些单变量的检测方法往往难以精确地测定所有油品的界面，一旦发生误差，将会造成重大事故和经济损失。因此，非常有必要开发能够有效地检测混油界面的检测系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有的液面界面检测装置存在的上述缺陷，提供一种新的光纤探头以及包括该光纤探头的液体界面检测装置及其应用。

本实用新型提供了一种光纤探头，该光纤探头包括探头主体和反光组件，所述探头主体包括套管、两束光纤和填充树脂，两束所述光纤通过所述填充树脂固定在所述套管内，二者之间彼此不接触，其中，所述反光组件包括壳体和凹面反射镜，所述壳体具有开口端和封闭端，所述壳体通过所述开口端与所述套管密封连接，并且与所述探头主体之间具有空腔；所述凹面反射镜设置在所述壳体的封闭端的内表面上；所述壳体的侧壁设置有开孔。

优选地，两束所述光纤在轴向上贯穿所述套管。

优选地，所述开孔靠近所述壳体的封闭端。

优选地，所述探头主体的远离所述反光组件的端部设置有光纤接头，所述光纤接头与两束所述光纤连接。

优选地，所述壳体与所述套管螺纹连接。

更优选地，所述探头主体还包括压缩空气管，所述压缩空气管设置在所述套管内，并在轴向上贯穿所述套管。

进一步优选地，两束所述光纤和所述压缩空气管平行。

进一步优选地，所述压缩空气管的开口直径与所述套管的开口直径之比为1：4-8。

优选地，所述空腔的高宽比为1：0.1-1。