[发明专利]用于燃料量测量的光阻抗调制

说明书

本发明涉及用于燃料量测量的光阻抗调制。使用消除电力的光阻抗传感器的系统和方法用于测量燃料箱中的燃料量。所述光阻抗传感器包括在弯月管内侧间隔开的两根光纤，一根光纤沿着其长度传输光，另一根光纤沿着其长度接收光。所述弯月管最大限度地减少了燃料水平的晃动。所述箱中的燃料水平调制这两根光纤之间的光阻抗，导致由光学检测器接收的总光改变。取决于燃料箱高度，所述光阻抗传感器可包括不同的实施方式，其中检测设备使光成形为单向的(仅在光纤的一侧发射以及收集)或全向的(所有方向)。

技术领域

本公开总体涉及用于测量诸如存储罐或其它容器的贮存器中的液体水平的系统和方法。更具体地，本公开涉及使用光学传感器的液体水平测量的系统和方法。

背景技术

在许多商业和军事应用中需要连续测量液体水平。例如，液体水平传感器常用在飞行器、汽车和卡车的燃料箱中。液体水平传感器还用于监测存储罐内的液体水平，该存储罐用于燃料分配、污水处理、化学品存储、食品加工等。

许多用于测量液体水平的换能器采用电力。这样的换能器的电力输出响应于被测量液体水平的改变而改变，并且通常采取改变电阻、电容、电流、磁场、频率等等的形式。这些类型的换能器可包括可变电容器或电阻器、光学部件、霍尔效应传感器、应变计、超声装置等等。

目前，飞行器上的大多数燃料传感器使用电力。例如，现有的电容传感器需要箱内侧的电线，这又需要复杂的安装和保护测量以排除某些电气故障条件下的安全问题。该电线需要小心屏蔽、粘接以及接地以最大限度地减少杂散电容，并且进一步需要定期维护以确保电气接触完整性。

有足够的空间来改进可以检测燃料箱中的液体水平而不会将电流引入燃料箱中的系统和方法。

发明内容

本文中公开的主题涉及使用光阻抗传感器来消除电力以测量燃料箱中的燃料量的系统和方法。所述光阻抗传感器包括在弯月管(meniscus tube)内侧间隔开的两根光纤，一根光纤沿着其长度传输光，而另一根光纤沿着其长度接收光。所述弯月管最大限度地减少燃料水平的晃动。所述箱中的可变燃料水平在这两根光纤之间产生光阻抗改变，导致由光学检测器接收的总的光改变。

取决于燃料箱高度，其高度范围可以从若干英寸到若干英尺，所述光阻抗传感器可包括不同的实施方式，其中检测设备使光成形为单向的(仅在所述光纤的一侧发射以及收集的)或全向的(所有方向的)。所述光纤可以由玻璃或塑料制成，沿着所述传感器的整个长度具有足够的光学输出。

本文中公开的所述光阻抗传感器不需要任何电力。所述传感器的安装也不需要所述光纤与所述箱内侧的燃料接触，从而避免可能的污染物积聚。与现有的电容传感器比较，所述光阻抗传感器被设计成使复杂的安全测量简化，同时维持准确度并且降低成本、重量和容积。

下面详细公开的主题的一个方面是一种光阻抗传感器，该光阻抗传感器包括：管，所述管具有内部容积；第一光导件，所述第一光导件包括第一光纤以及包围所述第一光纤的第一管，其中所述第一管包括第一护套，所述第一护套具有纵向槽和第一透镜，所述第一透镜被设置在所述第一护套的所述纵向槽中并且被光耦合到所述第一光纤，并且所述第一光纤包括包覆层，所述包覆层具有位于由所述第一护套的所述纵向槽界定的区域中的非均质表面；以及第二光导件，所述第二光导件包括与所述第一光纤间隔开的第二光纤，其中所述第二光纤包括包覆层，所述包覆层具有位于面对所述第一护套的所述纵向槽的区域中的非均质表面。非均质的包覆层的表面被设计成控制沿着所述光纤的长度发射/收集的光的量。

依据一些实施方式，所述第二光导件进一步包括包围所述第二光纤的第二管，所述第二管包括第二护套，所述第二护套具有纵向槽和第二透镜，所述第二透镜被设置在所述第二护套的所述纵向槽中并且被光耦合到所述第二光纤，其中所述第一护套和第二护套的所述纵向槽被布置为相互对置，使得从所述第一护套的所述纵向槽发射的至少一些光将直接进入所述第二护套的所述纵向槽。