[发明专利]一种差动式杠杆结构光纤Bragg光栅液位传感器及其使用方法

摘要

本发明涉及一种差动式杠杆结构光纤Bragg光栅液位传感器及其使用方法，属于光电子测量技术领域。本发明包括空心浮力塑料杆、位置固定环套、杠杆、杠杆支撑杆、固定底座、传压杆、光纤Bragg光栅、等强度悬臂梁、导出光纤、悬臂梁支撑杆、传力弹簧、容器壁；其中固定底座放置于容器底部，位置固定环套、杠杆支撑杆和悬臂梁支撑杆焊接在固定底座上，空心浮力塑料杆放置于位置固定环套中，空心浮力塑料杆的顶部连接传力弹簧，传力弹簧的另一端连接杠杆的左端，杠杆支撑杆与杠杆支点相连，杠杆支点的右部通过传压杆与等强度悬臂梁相连，光纤Bragg光栅粘贴在等强度悬臂梁上下两壁。本发明实现了对被测液位的实时在线监测。

主权项

一种差动式杠杆结构光纤Bragg光栅液位传感器的使用方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：A、当容器中加入液体后，空心浮力塑料杆(1)所受到的液体浮力通过传力弹簧(11)加载到杠杆(3)的左端；杠杆(3)把浮力转化为对等强度悬臂梁(8)移动端的压力，带动粘贴在等强度悬臂梁(8)上下两壁的光纤Bragg光栅(7)拉伸和压缩，从而根据光纤Bragg光栅解调仪分析得到粘贴在等强度悬臂梁(8)上下两壁的光纤Bragg光栅(7)的中心波长差值ΔλB；B、根据粘贴在等强度悬臂梁(8)上下两壁的光纤Bragg光栅(7)的中心波长差值ΔλB与液位高度H的关系式计算出被测容器的液位高度；式中：l为等强度悬臂梁(8)的工作长度，h为等强度悬臂梁(8)的厚度，B为等强度悬臂梁(8)固定端的宽度，E为等强度悬臂梁(8)的弹性模量，Sε为光纤Bragg光栅(7)的应变敏感系数，λB为光纤Bragg光栅(7)的中心波长，ρ为容器内被测液体的密度，g为重力系数，s为空心浮力塑料杆(1)的横截面积，n为杠杆(3)左右两边与支点间距离的倍率比；所述差动式杠杆结构光纤Bragg光栅液位传感器，包括空心浮力塑料杆(1)、位置固定环套(2)、杠杆(3)、杠杆支撑杆(4)、固定底座(5)、传压杆(6)、光纤Bragg光栅(7)、等强度悬臂梁(8)、导出光纤(9)、悬臂梁支撑杆(10)、传力弹簧(11)、容器壁(13)；其中固定底座(5)放置于容器底部，位置固定环套(2)、杠杆支撑杆(4)和悬臂梁支撑杆(10)焊接在固定底座上(5)，空心浮力塑料杆(1)放置于位置固定环套中(2)，空心浮力塑料杆(1)的顶部连接传力弹簧(11)，传力弹簧(11)的另一端连接杠杆(3)的左端，杠杆支撑杆(4)与杠杆(3)支点相连，杠杆(3)支点的右部通过传压杆(6)与等强度悬臂梁(8)相连，光纤Bragg光栅(7)粘贴在等强度悬臂梁(8)上下两壁，等强度悬臂梁(8)右端固定于悬臂梁支撑杆(10)上，光纤Bragg光栅的导出光纤(9)通过容器口引出并与外接光缆相连接。