[实用新型]光纤位移传感器

说明书

本实用新型涉及光纤传感技术领域。

在工业领域里，常常要对一些位移量作精确的自动化测量，如储油罐的液面位置、水电站闸门开启的程度等。目前储油库的液位多用手工检尺完成，测量员的劳动强度大，这种测量方法不便于自动化管理，而且所用的钢尺精度不够，测量误差很大。

近年来光纤技术得到不断的发展，已在工业技术领域中得到了广泛的应用，光纤液面检测仪就是其中一种，将探头安装在液体罐内适当位置，用光纤将光送到探头并通过回光光纤回收从探头返回的光，从而可以确定液面是否升/降到探头位置，实现检测和控制。利用光来测量有其独特的优点：准确、设备简单，因电不到现场而可测量易燃易爆物体，抗电磁干扰等。

本实用新型的目的是利用光纤传感技术设计一种位移传感器，这种传感器将位移变量变换为光的脉冲信号，测量现场只有机械部件和光纤及光，没有电源，测量精度高，可靠性好，安全，特别适用于测量贮罐内的易燃易爆液体的增减量。

本实用新型的结构原理是让物体的运动带动一编码齿轮，利用光通过编码齿轮的次数来确定编码齿轮的转动量，从而确定物体的运动量。设计一探头座，在探头座的中间开一编码齿轮槽，探头座上编码齿轮槽的两边分别放置送光光纤和回光光纤，编码齿轮的编码齿在编码齿轮槽中运动。送光光纤的一端连接光发射装置，回光光纤的一端连接光电转换装置，编码齿轮连接一传动装置。

使用时将要被测量的物体的运动通过传动装置传递到编码齿轮；

从光发射装置发出的光通过送光光纤进入探头座，光通过编码齿轮槽进入探头座的另一侧，被回光光纤接收后送到光电转换装置；

由于编码齿轮的运动使得通过编码齿轮槽的光有部分受编码齿轮的轮齿阻隔，使得光电转换装置接收到的信号是间断脉冲式的，数据处理装置根据光电转换装置的脉冲信号计算出接收光的次数从而计算出编码齿轮的转动量。

本实用新型利用光通过编码盘产生的脉冲信号来测量物体的位移量，测量精度高，安全可靠，电不到现场，特别适用于测量贮罐内的易燃易爆液体的增减量。

下面用附图对本实用新型作进一步的说明：

图1本实用新型的结构原理图；

图2用本实用新型测量油罐液位的变化的实例。

如图1所示，本实用新型由光纤探头、编码盘12、光发射装置7和送光光纤6、光电转换装置9和回光光纤8及数据处理装置10组成。

其中光纤探头的结构是有一个探头座4，在探头座4的中间开一编码齿轮槽11，探头座4内编码齿轮槽11的两边分别安装定位座2，在定位座2内放置凸透镜5和光纤插针1，在两边的光纤插针1中分别穿入送光光纤6和回光光纤8，光纤插针1用定位螺钉3固定。

将编码齿轮12安装在适当位置，使得编码齿轮12的编码齿可以在编码齿轮槽11中运动，编码齿轮12联接一传动装置13。

在送光光纤6的一端连接光发射装置7，在回光光纤8的一端连接光电转换装置9，将数据处理装置10连接到光电转换装置9。

使用时将要被测量的物体的运动传递到传动装置13，物体的运动通过传动装置13带动编码齿轮12转动；

从光发射装置7发出光并通过送光光纤6进入光纤探头，光经凸透镜5聚焦后从编码齿轮槽11通过，位于另一边的凸透镜5将光聚焦后再通过回光光纤8传送到光电转换装置9，光电转换装置9将光信号转换成电信号送数据处理装置10作综合处理。

由于编码齿轮12的运动，使得通过编码齿轮槽11的光有部分受编码齿轮12的轮齿阻隔，使得光电转换装置9接收到的信号是间断脉冲式的，数据处理装置10根据光电转换装置9的脉冲信号计算出接收光的次数从而折算出编码齿轮12的转动量。

图2是用于测量油罐液位变化的实例，在油罐22顶部安装一个平衡绞轮箱17，平衡绞轮箱17内安装大绞轮18和小绞轮19，在大绞轮18上绕上测量钢丝绳，测量钢丝绳末端系上浮子20，在小绞轮19上绕上重锤钢丝绳，重锤钢丝绳末端系上重锤21。

在平衡绞轮箱17旁安装传感器箱16，传感器箱16内安装光纤探头15、编码齿轮12和传动装置13。

将平衡绞轮轴19与传动装置13联接起来。

用送光光纤6连接光发射装置7和光纤探头15，

用回光光纤8连接光纤探头15和光电转换装置9，将数据处理装置10与光电转换装置9连接。

工作时，从光发射装置7将光通过送光光纤6送入光纤探头15，经过光纤探头15的光从回光光纤8传到光电转换装置9，光电转换装置9将光信号转换成电信号送数据处理装置10作综合处理。

油罐22中液位的变化引起浮子20的上下移动，重锤21使平衡绞轮平衡，使得大绞轮18和平衡绞轮轴19同时转动，并通过传动装置13带动编码齿轮12转动，编码齿轮12的转动使得通过光纤探头15的光断断续续，反映到数据处理装置10的是接收到间断的脉冲信号，数据处理装置10根据脉冲信号计算出接收光的次数从而折算出编码齿轮12的转动量。根据比例公式可以精确计算出油罐22内液体的增减量。