[发明专利]基于光纤布拉格光栅技术的非连续型液位传感器

摘要

一种基于光纤布拉格光栅技术的非连续型液位传感器，包括宽带光源、3dB光纤耦合器、FBG传感阵列、波长解调模块和微控单元。宽带光源输出的光经3dB光纤耦合器，依次经过FBG传感阵列内粘附于悬臂梁结构上的温度参考光栅和应力传感光栅，传感探头的封装材料、浮子材料和光栅粘附材料均为碳纤维；液位变化会改变浮子上磁铁对碳纤维板上铁片的作用力，使碳纤维板发生形变，从而改变传感光栅的反射波长，反射的光经3dB光纤耦合器，输入波长解调模块，完成反射波长的解调；然后将信号传输到带有温度‑应力补偿算法的微控单元进行数据处理。本发明结构简单可靠、检测精度高、灵敏度高，可应用于高温、高腐蚀等恶劣环境，实现不同高度的液位的非连续性检测。

主权项

1.一种基于光纤布拉格光栅技术的非连续型液位传感器，其特征是，包括宽带光源，与宽带光源的输出端连接的一个1×4光纤耦合器，与一个1×4光纤耦合器输出端连接的3dB光纤耦合器，与3dB光纤耦合器输出端连接的FBG传感探头，与3dB光纤耦合器回光端连接的另一个1×4光纤耦合器，与另一个1×4光纤耦合器输出端连接的波长解调模块，与波长解调模块连接的微控单元，通过波分复用技术、时分复用技术或空分复用技术实现FBG传感探头的复用，将多个FBG传感探头封装在一个碳纤维管内，形成传感阵列，进行不同液位高度的非连续性测量；光由宽带光源发出后，注入一个1×4光纤耦合器中，注入的光被多等分，每一部分光都通过3dB光纤耦合器后传输到具有不同中心波长的FBG传感探头中；反射回来的光波通过3dB光纤耦合器后再通过另一个1×4光纤耦合器，把反射回来的光信号整合到一起；整合后的光信号再传输到波长解调模块，对每一个峰值功率的波长进行解调，将得到的数据传输到带有温度补偿算法的微控单元，实现不同液位的测量及预警；所述的FBG传感探头包括FBG传感器、浮子和封装管三部分；所述的FBG传感器采用悬臂梁机械结构，包括固定于悬臂梁支架上碳纤维板以及松弛放置于碳纤维板支撑区域的温度参考光栅和固定于碳纤维板悬空区域的应变传感光栅和铁片，所述浮子材质为聚丙烯腈基碳纤维碳纤维，上部分嵌入钐钴磁铁，浮子位置由浮子限位块限制。