[发明专利]基于光时域反射技术的塑料光纤液位传感器及测量方法

摘要

本发明涉及光纤传感技术领域，更具体而言，涉及一种基于光时域反射技术的塑料光纤液位传感器及测量方法；提供一种量程在20m、分辨率优于2cm的光纤液位传感器及测量方法，该传感器量程大、精度高、分辨率高；基于光时域反射技术的塑料光纤液位传感器，包括皮秒激光器、光纤环形器、光子计数器和塑料光纤，所述光纤环形器设置有a口、b口和c口，所述皮秒激光器与a口连接，所述光子计数器与c口连接，所述塑料光纤与b口连接，所述塑料光纤的一端浸入待测液体中，所述塑料光纤与待测液体的液面及上下两侧设置为具有宏弯曲半径的S型结构；本发明主要应用在工业生产中，特别是易燃易爆等危险环境中。

主权项

1.基于光时域反射技术的塑料光纤液位传感器，其特征在于：包括皮秒激光器(1)、光纤环形器(2)、光子计数器(3)和塑料光纤(4)，所述光纤环形器(2)设置有a口、b口和c口，所述皮秒激光器(1)与a口连接，所述光子计数器(3)与c口连接，所述塑料光纤(4)与b口连接，所述塑料光纤(4)的一端浸入待测液体中，所述塑料光纤(4)与待测液体的液面(5)及上下两侧设置为具有宏弯曲半径的S型结构；将塑料光纤(4)制备出具有连续宏弯曲的S型结构，在液面(5)处光纤中所传输的光信号的能量将发生突变，通过采用光时域反射技术测量该突变来判断液面(5)的位置，所述的S型结构塑料光纤(4)是指将塑料光纤(4)进行一定的弯曲，该结构光纤的导光能力将受到外部环境折射率影响，所述的光时域反射技术是指采用皮秒激光耦合进塑料光纤(4)，激光在沿光纤传输过程中不断发生后散射，由于光信号能量在液面处发生突变导致后散射光信号也发生急剧变化，后散射光延塑料光纤(4)原路返回，通过测量发出的皮秒激光与后散射光突变的时间差来精确判断液面(5)的位置，皮秒激光器(1)发出的皮秒脉冲可见光信号注入到塑料光纤(4)中，塑料光纤(4)被制成具有一定曲率半径的S型结构，处在液面(5)上下方的塑料光纤(4)传输损耗不同导致后散射信号发生突变，通过光子计数器(3)对后散射信号进行采集得到当前的液位信息。