[实用新型]一种光纤液位传感器有效

专利信息
申请号: 201922206885.1 申请日: 2019-12-11
公开(公告)号: CN211178637U 公开(公告)日: 2020-08-04
发明(设计)人: 杨才千;唐人杰;杨国玉;刘莲;杨宁;范丽;李帅;张旭辉;许福 申请(专利权)人: 湘潭大学;东南大学;南京梦联桥传感科技有限公司;山东航天电子技术研究所;南京梦联桥材料科技有限公司
主分类号: G01F23/00 分类号: G01F23/00
代理公司: 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 代理人: 王美章
地址: 411105 湖南*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 光纤 传感器
【说明书】:

实用新型公开了一种光纤液位传感器,包括:外壳,外壳内一端固定设有固定基座;一悬臂杆,悬臂杆一端与所述固定基座铰接,悬臂杆的自由端在外壳内沿水平方向悬空设置;一沉管,呈竖向设置,沉管顶部与传力杆一端连接,传力杆另一端穿过所述外壳底部后延伸至外壳内部并通过万向铰座与所述悬臂杆的底部连接;悬臂杆的自由端与所述壳体之间设有光纤测力机构,所述光纤测力机构包括:光纤,光纤上位于外壳内的部分串联有两个增敏FBG段,分别是第一增敏FBG段和第二增敏FBG段,其中,所述第一增敏FBG段在悬臂杆的自由端和外壳之间呈竖向布置,用于检测力的变化;所述第二增敏FBG段设置在光纤上与所述悬臂杆固定连接的部分,用于温度补偿。

技术领域

本实用新型涉及一种光纤液位传感器,属于光电子测量领域。

背景技术

随着我国航空航天技术的飞速发展,航天器频繁发射,对航天器燃料储罐的液位精确计量具有重大的意义。同时,作为未来发展的主要方向,新型低温液体燃料如液氢、液氧等具有无毒无污染、比冲高等特点,成为载人航天器的首选。但是,这些低温液体燃料储箱的损伤机理较为复杂。为了保证低温液体燃料储箱的安全使用,需要在制造、运输以及使用等各个环节对其温度、燃料液位、泄漏等状态进行监测,其中液位监测是一项重要的监测内容。

目前使用的液位测量方法比较多,主要包括电容法、压差法、浮筒法、磁翻板法,最近研发的新方法主要有射频导纳法、超声波法、光纤法、热式测量法及核辐射法等。但是由于光纤传感器为无源传感器,且具有抗电磁干扰、抗辐射、抗腐蚀、耐高低温、不可燃,以及体积小、重量轻、柔韧性好等诸多优点,并且光纤传感系统无火花,更安全,所以光纤法测量液位是当前主流液位测量方法,也受到了国内外诸多学者的关注研究,方法不断在改进。

如JD·Siegwarth等人利用基于光纤的气界面传感器检测液氮和液氢的气界面;Fei Ye等人提出了一种用于超低温流体的液位传感系统,该系统基于一系列铝涂层光纤布拉格光栅,这些光栅用高频衰减光纤(HAF)写入,采用频移干涉测量法(FSI)进行询问;AlexA.Kazemi等人提出了基于基于光纤长周期光栅 (LPG)和基于全内反射(TIR)两种液位传感技术的光纤液位检测系统。

上述方法由于原理机制的不同,各有其优缺点,或是精度不够,或是适用性单一,或是结构复杂等等。

实用新型内容

本实用新型提供了一种光纤液位传感器,基于光纤布拉格光栅传感技术,研发了一种适合液体燃料等多种液体液位的在线监测技术,该光纤液位传感器的优点是适用范围比较广,测量的灵敏度高且可设计性强,即使对于密度小的液氢也可以对其液位进行较为准确的测量。另外,采用光纤传感,抗电磁干扰和抗辐射能力强,光纤传感器的体积与直径小、重量轻和柔性好,便于密封,并且光纤传感系统无火花,安全性高,适合于航天器燃料液位监测。

用于解决多种液体液位的实时在线监测问题。

为了实现上述技术目的,本实用新型采用的技术方案是:

一种光纤液位传感器,包括:

外壳,外壳内一端固定设有固定基座;

一悬臂杆,悬臂杆一端与所述固定基座铰接,悬臂杆的自由端在外壳内沿水平方向悬空设置;

一沉管,呈竖向设置,沉管顶部与传力杆一端连接,传力杆另一端穿过所述外壳底部后延伸至外壳内部并通过万向铰座与所述悬臂杆的底部连接;

悬臂杆的自由端与所述外壳之间设有光纤测力机构,所述光纤测力机构包括:

光纤,光纤的一端伸出所述外壳后与导出光纤连接,导出光纤连接解调仪;

光纤上位于外壳内的部分串联有两个增敏FBG段,分别是第一增敏FBG段和第二增敏FBG段,其中,所述第一增敏FBG段在悬臂杆的自由端和外壳之间呈竖向布置,用于检测力的变化;

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