[发明专利]一种准分布式光纤液位传感器的装置及其测量液位的方法

说明书

本发明涉及一种液位传感器，具体是可以远距离同时计量与监测多个不同位置液位的传感器。一种准分布式光纤液位传感器的装置，该装置包括宽带光源、波分复用器、光纤放大器、耦合器、环形器、一个或者多个感知条、两个光电探测器、数据采集模块、相关运算模块、显示模块。本发明主动引入并充分利用光纤断面菲涅耳反射效应，结合互相关检测技术实现数十千米数范围的多个不同位置液位的同时遥测，具有传感链路无源，本质安全，抗电磁干扰；结构简单，铺设灵活；采用宽带光源，计量精度达毫米数量级；可多个位置同时进行液位计量；能够远距离进行液位计量的优点。

技术领域

本发明涉及一种液位传感器，具体是可以远距离同时计量与监测多个不同位置液位的传感器。

背景技术

在石油化工、制糖、制药、环境监测等场合，往往对液体液位有计量或监测需求，然而现有的计量与监测技术多为在近距离或现场取样计量液体液位，这样容易对人身安全造成威胁，影响生产过程，并且工作量大，如何提供一种可以远距离同时计量与监测多个不同位置液位，并且具有铺设灵活、结构简单、多点同时计量、远距离大范围测量的液位传感器显的十分必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种适合于危险性场合的远距离多个位置同时测量的液位传感器。

本发明所采用的技术方案是：一种准分布式光纤液位传感器的装置，该装置包括宽带光源、波分复用器、光纤放大器、耦合器、环形器、一个或者多个感知条、两个光电探测器、数据采集模块、相关运算模块、显示模块，宽带光源通过光纤连接波分复用器，波分复用器通过光纤连接光纤放大器、光纤放大器通过光纤连接耦合器，耦合器通过光纤连接第一光电探测器，耦合器通过光纤连接环形器，第一光电探测器通过光纤连接数据采集模块，数据采集模块电信号连接相关运算模块，相关运算模块电信号连接显示模块，环形器通过光纤连接第二光电探测器，第二光电探测器通过光纤连接数据采集模块、环形器通过光纤连接一个或者顺序连接的多个感知条。

作为一种优选方式：每个感知条由多个等长度的光纤段等间隔排列然后通过网栅级联固定构成，所有光纤段的中心线在一条直线上，网栅级联固定是指成网状结构固定，使外部物质可以进入光纤段的间隔之间的间隙中，这里所述的外部物质是指待测液体和空气。

作为一种优选方式：宽带光源发出的光信号经过波分复用器后进入光纤放大器中放大，再通过耦合器把放大的光信号分成两部分；一部分光信号进入第一光电探测器后被转变成第一电信号，第一电信号被数据采集模块采集后转变成第一数字信号，第一数字信号被传输到相关运算模块；另一部分光信号通过环形器后进入感知条中，在感知条中，由于光纤段间隙发生的菲涅耳发射效应，含有测量信息的光信号沿相反传播方向经过环形器进入第二光电探测器转变成第二电信号，第二电信号被数据采集模块采集后转变成第二数字信号，第二数字信号被传输到相关运算模块，第一数字信号和第二数字信号在相关运算模块做互相关运算，相关运算结果通过显示模块显示，相关运算结果为感知条上各个间隙分别一一对应各相关峰的图形，比对感知条处于空气中和感知条处于待测液体中的图形获得处于待测液体中感知条间隙的个数，即获得处于液体中的单位感知条刻度数k，利用公式待测液体深度为l_k=k*（d+g），其中d为光纤段长度，g为间隙宽度。

本发明有益效果是：本发明主动引入并充分利用光纤断面菲涅耳反射效应，结合互相关检测技术实现数十千米数范围的多个不同位置液位的同时遥测，具有传感链路无源，本质安全，抗电磁干扰；结构简单，铺设灵活；采用宽带光源，计量精度达毫米数量级；可多个位置同时进行液位计量；能够远距离进行液位计量的优点。

附图说明

图1是本发明装置结构示意图；

图2是感知条置于空气中的相关运算结果示意图；

图3是部分感知条处于待测液体中的相关运算结果示意图；

图4是感知条结构设计示意图；