專利名稱：反射式數(shù)字碼型全光纖液位傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域中測(cè)量液位的數(shù)字光纖液位計(jì)，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉 及一種基于光纖光反射原理的數(shù)字式編碼全光纖液位測(cè)量傳感裝置，用于對(duì)各種基本透明 液體的液位在液面晃動(dòng)情況下實(shí)施穩(wěn)定、可靠的測(cè)量。
背景技術(shù)：
從20世紀(jì)70年代中期開始，由于光纖傳感器的無(wú)源特性，對(duì)被測(cè)對(duì)象無(wú)任何影 響，抗電磁干擾，具有耐高溫，耐高壓，抗腐蝕，可在有毒、核輻射等惡劣環(huán)境下正常工作，光 纖傳輸頻帶寬，動(dòng)態(tài)范圍大，光纖傳感器外形沒有限制的特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有的大多數(shù)光纖液位傳感器，是通過測(cè)量隨著液位的變化而產(chǎn)生的光強(qiáng)度變化 來(lái)獲得連續(xù)變化的液位數(shù)值。這種光纖液位傳感器采用的測(cè)量方法為測(cè)量液位的連續(xù) 壓強(qiáng)變化然后換算成液位變化，其測(cè)量結(jié)果易受液體密度變化影響、環(huán)境壓強(qiáng)變化影響，以 及傳感器長(zhǎng)期漂移的影響，難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠的高精度測(cè)量，而且動(dòng)態(tài)情況下難以準(zhǔn)確工 作，不能對(duì)各種基本透明液體的液位在液面晃動(dòng)情況下實(shí)施穩(wěn)定、可靠的高精度測(cè)量。本領(lǐng) 域中迫切需要一種能在液面晃動(dòng)和各種復(fù)雜環(huán)境變化下的仍能實(shí)施穩(wěn)定可靠工作的液位 測(cè)量傳感裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種反射式數(shù)字碼型全光纖液位傳感裝置，該裝置可解決如 下技術(shù)問題液位高度變化采用數(shù)字編碼方式傳輸，無(wú)電流測(cè)量信號(hào)輸出，并能抗各種環(huán)境 干擾，停電后重新啟動(dòng)不需重新校零，即使在液面波動(dòng)時(shí)，仍能保持對(duì)液位變化進(jìn)行自動(dòng)可 靠傳輸。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種反射式數(shù)字碼型全光纖液位傳感裝置，在一殼體內(nèi)設(shè)置有浮子、反射式數(shù)字 編碼尺，所述浮子上固設(shè)有一定位桿，所述定位桿插入到所述反射式數(shù)字編碼尺上設(shè)置的 凹槽導(dǎo)軌中并在凹槽導(dǎo)軌中滑動(dòng)，由一組Y形光纖分束器的公共端組成的光纖陣列探頭接 入到殼體內(nèi)；所述光纖陣列探頭的光纖等間距成排固定在所述浮子上，所述反射式數(shù)字編 碼尺的不同高度位置設(shè)置有與所述光纖陣列探頭的光纖位置對(duì)應(yīng)的編碼反射鏡組；—光源輸入所述Y形光纖分束器的光纖束輸入口，經(jīng)所述光纖陣列探頭入射到所 述反射式數(shù)字編碼尺，所述反射式數(shù)字編碼尺的反射光反射回所述光纖陣列探頭從而形成 一個(gè)二進(jìn)制編碼液位信號(hào)。二進(jìn)制編碼液位信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)理為由于反射式數(shù)字編碼尺的不同高度位置設(shè)置 有與光纖陣列探頭的光纖位置對(duì)應(yīng)的編碼反射鏡組，這樣光纖陣列探頭的不同光纖能得到 編碼反射鏡組反射回來(lái)的不同光信號(hào)從而形成一個(gè)二進(jìn)制編碼液位信號(hào)。進(jìn)一步地，所述傳感裝置還設(shè)有一與所述Y形光纖分束器的接收端光纖連接的光 接收單元，所述光接收單元將所述二進(jìn)制編碼液位信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的液位編碼，傳送給一微機(jī)信號(hào)處理單元得到液位數(shù)字信號(hào)。 進(jìn)一步地，所述反射式數(shù)字編碼尺上設(shè)有按二進(jìn)制設(shè)計(jì)的編碼反射鏡組。
本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。本發(fā)明提供的反射式數(shù)字碼型全光纖液位傳感裝置，利用浮子上特制的光纖陣列 探頭與反射式數(shù)字編碼尺構(gòu)成一個(gè)敏感編碼帶，通過浮子跟蹤液位運(yùn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)光纖陣列探 頭移動(dòng)獲得二進(jìn)制編碼液位信號(hào)。通過光接收單元將所得二進(jìn)制編碼液位信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng) 的液位編碼，傳送給微機(jī)信號(hào)處理單元得到液位數(shù)字信號(hào)。其主要優(yōu)點(diǎn)如下①無(wú)電信號(hào)輸出，抗電磁干擾②抗氣泡干擾；③抗波動(dòng)、傾斜 干擾和加速度的干擾④抗溫度、液體密度、介電常數(shù)以及折射率等變化引起的各種干擾。 液位高度信息采用數(shù)字編碼，停電后重新啟動(dòng)不需重新校零，斷電恢復(fù)后即可恢復(fù)測(cè)量，長(zhǎng) 期穩(wěn)定性好。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小重量輕，便于使用。本發(fā)明在不降低分辨率的情況下， 可大幅度減少光纖數(shù)量，提高產(chǎn)品的工藝性。


現(xiàn)結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明圖1為本發(fā)明光纖陣列探頭的結(jié)構(gòu)三視圖；圖2為本發(fā)明反射式數(shù)字編碼尺的編碼示意圖；圖3為本發(fā)明光傳輸原理示意圖；圖4為本發(fā)明Y形光纖分束器的工作示意圖；圖5為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)俯視示意圖。圖中1.光源2. Y形光纖分束器，3.光纖陣列探頭，4.反射式數(shù)字編碼尺， 5、光接收單元， 6.微機(jī)信號(hào)處理單元，7.凹槽導(dǎo)軌，8.浮子，9.外殼
具體實(shí)施例方式如圖5所示為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明數(shù)字碼型全光纖液位傳感裝置主 要由光纖陣列探頭3(其結(jié)構(gòu)圖可以參考圖1)、反射式數(shù)字編碼尺4(其編碼示意圖可以參 考圖2)、凹槽導(dǎo)軌7、浮子8、殼體9組成。殼體9的頂部設(shè)有一光纖束連接頭，一組Y形光 纖分束器2的公共端組成光纖陣列探頭3并引入到殼體9內(nèi)，光纖陣列探頭3的光纖等間 距成排固定于浮子8上，浮子8上固設(shè)有一根定位桿，定位桿插入到反射式數(shù)字編碼尺4上 設(shè)置的凹槽導(dǎo)軌7中，浮子8隨著液位變化在反射式數(shù)字編碼尺4的凹槽導(dǎo)軌7內(nèi)上下運(yùn) 動(dòng)。隨著浮子8的上下移動(dòng)，浮子8上的光纖陣列探頭3跟隨液位變化上下移動(dòng)；反射式數(shù) 字編碼尺4的不同高度位置設(shè)置有與光纖陣列探頭3的光纖位置對(duì)應(yīng)的編碼反射鏡組；浮 子8上的光纖陣列探頭3的出射光投射到反射式數(shù)字編碼尺4的編碼反射鏡組上然后反射 回來(lái)，光纖陣列探頭3接收編碼反射鏡組的反射光得到一個(gè)二進(jìn)制編碼液位信號(hào)。反射式數(shù)字編碼尺4上設(shè)有按二進(jìn)制設(shè)計(jì)的編碼反射鏡組。液位檢測(cè)時(shí)可根據(jù)不 同的檢測(cè)精度要求采用不同的反射鏡組編碼，由光纖陣列探頭3接收對(duì)應(yīng)的反射鏡組編碼 反射信號(hào)。這樣就可以在不降低分辨率的情況下，大幅度減少光纖數(shù)量，提高產(chǎn)品的工藝 性。
如圖3所示為本發(fā)明光傳輸原理示意圖，由光源1發(fā)出等亮度的平行光線，光線射 入一組Y形光纖分束器2的入射端，參見圖4，入射光由該組Y形光纖分束器2的公共端所 組成的光纖陣列探頭3出來(lái)，光纖陣列探頭3所在的浮子8跟蹤液位變化，光纖陣列探頭3 的出射光投射到反射式數(shù)字編碼尺4的編碼反射鏡組上反射回來(lái)，光纖陣列探頭3光纖接 收編碼反射鏡組的反射光信號(hào)，再經(jīng)過光接收單元5、微機(jī)信號(hào)處理單元6得到一個(gè)液位數(shù) 字信號(hào)。反射式數(shù)字編碼尺4的不同高度位置設(shè)置有與光纖陣列探頭3的光纖位置對(duì)應(yīng)的 編碼反射鏡組；光纖陣列探頭3的不同光纖，處于沒有反射鏡組位置的光纖則得到“0"的 暗信號(hào)，其他光纖則得到“1”信號(hào)，參見圖2，黑圈表示沒有反射鏡組位置，白圈表示有反射 鏡組位置。此時(shí)，與Y形光纖分束器2的接收端光纖連接的光接收單元5將所得二進(jìn)制編 碼液位信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的液位編碼，傳送給微機(jī)信號(hào)處理單元6，得到液位數(shù)字信號(hào)。本發(fā)明提供的反射式數(shù)字碼型全光纖液位傳感裝置利用浮子上特制的光纖陣列 探頭3與反射式數(shù)字編碼尺4構(gòu)成一個(gè)敏感編碼帶，通過浮子跟蹤液位運(yùn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)光纖陣 列探頭3移動(dòng)獲得二進(jìn)制編碼液位信號(hào)。通過光接收單元5將所得液位光編碼信號(hào)形成對(duì) 應(yīng)的液位編碼電信號(hào)，傳輸給微機(jī)信號(hào)處理單元6得到數(shù)字編碼液位數(shù)字信號(hào)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，上述的具體實(shí)施方式
只是示例性的，是為了更好的 使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解本專利，不能理解為是對(duì)本專利包括范圍的限制，只要是根據(jù) 本專利所揭示精神的所作的任何等同變更或修飾，均落入本專利包括的范圍。
權(quán)利要求
一種反射式數(shù)字碼型全光纖液位傳感裝置，在一殼體內(nèi)設(shè)置有浮子、反射式數(shù)字編碼尺，其特征在于所述浮子上固設(shè)有一定位桿，所述定位桿插入到所述反射式數(shù)字編碼尺上設(shè)置的凹槽導(dǎo)軌中并在凹槽導(dǎo)軌中滑動(dòng)，由一組Y形光纖分束器的公共端組成的光纖陣列探頭接入到殼體內(nèi)；所述光纖陣列探頭的光纖等間距成排固定在所述浮子上，所述反射式數(shù)字編碼尺的不同高度位置設(shè)置有與所述光纖陣列探頭的光纖位置對(duì)應(yīng)的編碼反射鏡組；一光源輸入所述Y形光纖分束器的光纖束輸入口，經(jīng)所述光纖陣列探頭入射到所述反射式數(shù)字編碼尺，所述反射式數(shù)字編碼尺的反射光反射回所述光纖陣列探頭從而形成一個(gè)二進(jìn)制編碼液位信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式數(shù)字碼型全光纖液位傳感裝置，其特征在于所述傳 感裝置還設(shè)有一與所述Y形光纖分束器的接收端光纖連接的光接收單元，所述光接收單元 將所述二進(jìn)制編碼液位信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的液位編碼，傳送給一微機(jī)信號(hào)處理單元得到液位 數(shù)字信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式數(shù)字碼型全光纖液位傳感裝置，其特征在于所述反 射式數(shù)字編碼尺上設(shè)有按二進(jìn)制設(shè)計(jì)的編碼反射鏡組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射式數(shù)字碼型全光纖液位傳感裝置，其特征在于所述光 纖陣列探頭的不同光纖根據(jù)光纖位置不同得到不同光信號(hào)形成一個(gè)二進(jìn)制編碼液位信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反射式數(shù)字碼型全光纖液位傳感裝置，其特征在于所述光 纖陣列探頭的不同光纖，處于沒有反射鏡組位置的光纖得到“0"的暗信號(hào)，其他光纖得到 “1”信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種反射式數(shù)字碼型全光纖液位傳感裝置，在一殼體內(nèi)設(shè)置有浮子、反射式數(shù)字編碼尺，所述浮子上固設(shè)有一定位桿，所述定位桿插入到所述反射式數(shù)字編碼尺上設(shè)置的凹槽導(dǎo)軌中并在凹槽導(dǎo)軌中滑動(dòng)，由一組Y形光纖分束器的公共端組成的光纖陣列探頭接入到殼體內(nèi)；所述光纖陣列探頭的光纖等間距成排固定在所述浮子上，所述反射式數(shù)字編碼尺的不同高度位置設(shè)置有與所述光纖陣列探頭的光纖位置對(duì)應(yīng)的編碼反射鏡組；一光源輸入所述Y形光纖分束器的光纖束輸入口，經(jīng)所述光纖陣列探頭入射到所述反射式數(shù)字編碼尺，所述反射式數(shù)字編碼尺的反射光反射回所述光纖陣列探頭從而形成一個(gè)二進(jìn)制編碼液位信號(hào)。
文檔編號(hào)G01F23/30GK101839748SQ20091020170
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者仝芳軒, 周正仙, 席剛, 楊斌, 皋魏 申請(qǐng)人:上海華魏光纖傳感技術(shù)有限公司