淺析光纖液位傳感器的工作原理和探測液位的過程

傳感器

傳感器大家比較熟悉，可以解釋為能夠?qū)⒛骋槐粶y物理量（如速度、溫度、聲、光等）變換成便于傳送和處理的另一物理量（通常為電量）的器件或裝置（常常被稱探頭或探測器）。

很容易理解，光纖傳感器是將光源入射的光束經(jīng)由光纖使光的光學(xué)性質(zhì)如光的強(qiáng)度、波長、頻率、相位、偏振態(tài)等發(fā)生變化，經(jīng)解調(diào)后獲得被測參數(shù)。本期介紹的內(nèi)容光纖液位傳感器就是通過探測光纖出射的光強(qiáng)，得出液位信息。

光纖液位傳感器

通過圖1可以看到光纖液位傳感器的原理： ?

圖1 光纖液位傳感器的工作原理

圖1中，光纖激光器輸出強(qiáng)度調(diào)制的光耦合進(jìn)入光纖，在沒有液體的情況下，在尾部通過全反射輸出到光電接收器，然后到示波器。當(dāng)液體接觸到光纖時，全反射條件不滿足，主要的光折射進(jìn)入到液體中，沒有光輸出進(jìn)入到光電探測器，因此示波器上沒有信號。

光纖液位傳感器的制造難點(diǎn)在于兩根光纖尾部要去掉包層后粘接到一起，還要磨出45°圓錐，工藝難度很大。

光纖液位傳感器的優(yōu)點(diǎn)是：

1、能用于易燃、易爆的設(shè)施環(huán)境中；

2、探頭尺寸小，可用于檢測微量液體；

3、從檢測到液體到檢測信號輸出響應(yīng)時間短；

4、探頭材料是光纖玻璃，抗化學(xué)腐蝕性好；

5、稍加改造，可以檢測兩種（油、水等）液體界面；

6、安裝容易，而且價格相對低廉。

油罐傳統(tǒng)的測量方法如圖2所示：

圖2 油罐的液位測量

其工作原理是在力平衡機(jī)構(gòu)的作用下，浮球把感測到的液位的變化量，通過鋼絲繩傳遞給測量裝置內(nèi)的磁偶合器，實(shí)現(xiàn)液位的檢測，精度比較低。而使用圖1的光纖液位傳感器，非常方便并且可以實(shí)現(xiàn)高精度測量。

光纖傳感器是近些年出現(xiàn)的應(yīng)用新技術(shù)，可以用來測量多種物理量，比如聲場、電場、壓力、溫度、角速度、加速度等，還可以完成現(xiàn)有測量技術(shù)難以完成的測量任務(wù)。在狹小的空間里，在強(qiáng)電磁干擾和高電壓的環(huán)境里，光纖傳感器都顯示出了獨(dú)特的能力。目前市場上商業(yè)化的光纖傳感器就有70多種供使用。

審核編輯：劉清