专利名称：一种光纤闭环液位控制仪传感器夹持器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光学工程学科光电子技术领域中的光纤定点传感器技术应用，特别涉及到一种对周围介质折射率变化敏感的光纤液位传感器的传感头夹持器结构设计。
目前，基于敏感周围介质折射率的变化光纤传感器的基本工作原理是当传感头在空气中时，由光源沿入射光纤入射至传感头的大部分光线满足全反射条件，再经接收光纤返回至探测器有较强输出；一旦当传感头浸没在被测液体中，在传感头的大部分光线不能满足全反射条件而漏泄入液体中，探测器的输出将急剧减小，由此可达到液位指示及控制的目的。然而由于液体都有一定的粘滞性，当传感头浸入液体后再离开液体时，不可避免地有一小部分液体附着在传感头部分形成小液滴，产生信号迟滞，使探测器不能及时响应造成误操作。俄罗斯和芬兰的学者采用透明的特种材料棒和厌水的聚硫化合物作为光反射元件，并优化了敏感元件的形状，但都没有解决该问题。
本实用新型的目的是，设计一种光纤闭环液位控制仪传感器夹持器的结构，解决由于液体粘滞性引成液滴附着在传感头上造成的信号迟滞问题。
实现本实用新型的技术方案是光纤闭环液位控制仪传感器的夹持器为双凸梯形圆柱体结构或圆柱体结构。双凸梯形结构夹持器上面两凸形部分为实心圆柱体，下面为一空心圆柱腔体，传感器的传感头在腔体内，通过腔体侧壁进出液体小孔位置的恰当选择，使腔体内在液面上升时自动封闭一段空气层，因空气层的阻碍使传感头以上光纤部分不被液体浸没；圆柱体结构夹持器，光纤传感器的光纤部分弯折180°后夹持在夹持器的两个通孔中，这样传感器的传感头是倒置安装的。该技术方案可解决由于液体粘滞性引起液滴在传感头形成造成的信号迟滞问题。
本实用新型的效果是，既可有效解决这类光纤传感器中普遍存在的液滴形成造成的信号迟滞问题，又可简化传感器的结构，促进光纤液位控制仪在恶劣环境下的应用，如石油、化工、航空和原子能等工业。
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图1是光纤闭环液位控制仪结构示意图。
图中，(1)四芯光缆 (2)锁紧帽 (3)光缆锁紧卡环 (4)聚四氟密封材料 (5)气孔 (6)光纤 (7)上液位传感器夹持器 (8)不锈钢或铝法兰 (9)光缆加强钢筋 (10)上液位传感器传感头 (11)盲孔 (12)固定螺孔 (13)套管底部进出液体孔 (14)下液位传感器夹持器 (15)腔体侧壁进出液体孔 (16)腔体底部进出液体孔 (17)不锈钢套管 (18)密封胶 (19)通孔(20)下液位传感器传感头 (21)空气层形成区。
图2是圆柱体光纤液位传感器夹持器构造示意图。
图中，(22)光纤 (23)侧面固定螺孔 (24)通孔I (25)光缆加强钢筋 (26)盲孔 (27)传感器传感头 (28)通孔II (29)光纤保护套塑管。
图3是圆柱体光纤液位传感器夹持器俯视图。
图中，(23)侧面固定螺孔 (24)通孔I (26)盲孔 (28)通孔II。
以下结合附图详细叙述本实用新型的最佳实施例。
图1中，四芯光缆(1)通过光缆锁紧卡环(3)、锁紧帽(2)与其自带的光缆加强钢筋(9)被固定在一长为3m、内径为38mm、外径为40mm的不锈钢套管(17)中，光缆中的四根光纤(6)每两个一组分别构成两个传感器的传感部分和入、出射光纤。下液位传感器夹持器(14)采用双凸梯形结构，光缆加强钢筋(9)插入盲孔(11)后，侧面由螺钉从固定螺孔(12)固定。下液位传感器传感头(20)插入通孔(19)后，用密封胶(18)将通孔(19)封死。下液位传感器夹持器(14)腔体侧面进出液体孔(15)的位置高于下液位传感器传感头(20)，二者高度差为0.15mm。当液面由腔体底部进出液体孔(16)上升，刚一接触传感器传感头(20)就到达腔体侧面进出液体孔(15)的位置与外界相通，在传感器传感头(20)上部气室形成区(21)内自动封闭一小段空气层，由于空气层的阻碍作用，传感器传感头(20)上面光纤部分不会被液体浸没。气室形成区(21)的高度为15mm。一旦液面回落，由于原来液体仅在传感器传感头(20)部位浸没，所以液滴难以在传感器传感头(20)的端部形成，有效地解决了由于液滴形成造成的信号迟滞。
在图四的圆柱体夹持器设计中，传感器(27)是倒置安装的。传感器夹持器采用简单的圆柱体，通过盲孔(26)与光缆加强钢筋(25)固定在一起。传感器(27)的两光纤(22)部分弯折180°夹持在两个对称的通孔I(24)和通孔II(28)中，光纤(22)弯曲部分可用套塑管(29)保护。弯曲半径为15mm。由于传感器传感头(27)是倒置的，液体回落时，可以靠液体的自重解决液滴在传感器传感头(27)端部形成造成的信号迟滞。
权利要求1.一种光纤闭环液位控制仪传感器夹持器，其特征是双凸梯形剖面结构，上凸部分开有盲孔(11)，下凸部分开有通孔(19)；光缆的加强钢筋(9)插入盲孔(11)固定；光纤传感器由通孔(19)进入夹持器腔体后，封闭通孔(19)；光纤传感器传感头(20)的位置低于夹持器腔体侧面开孔(15)的位置，二者高度差为0.15mm；夹持器腔体底部开有通孔(16)。
2.根据权利要求1所述的一种光纤闭环液位控制仪传感器夹持器，其特征还在于圆柱体结构，沿圆柱体轴向开有盲孔(26)和两个对称的通孔I(24)、通孔II(28)；光缆的加强钢筋(25)插入盲孔(26)固定，光纤传感器的光纤部分(22)弯折180°后，夹持在两个通孔I(24)和通孔II(28)中，弯曲半径15mm，传感器传感头(27)倒置安装。
专利摘要一种光纤闭环液位控制仪传感器夹持器的结构设计,它属于光学工程学科光电子技术领域中的光纤定点传感器技术应用,其特征是:传感器的夹持结构采用特殊的双凸梯形结构或简单的圆柱体结构,双凸梯形结构依据气体层阻碍作用使传感头的光纤部分不被液体浸没,圆柱体结构传感器倒置安装。该设计解决了传感器敏感头部位由于液体粘滞性引起液滴形成造成的信号迟滞效应,改善了传感器的性能,将推进该类传感器在恶劣环境的广泛应用。
文档编号G01F23/284GK2476798SQ00252608
公开日2002年2月13日 申请日期2000年10月21日 优先权日2000年10月21日
发明者余小戈, 林均岫, 王晓旭 申请人:大连理工大学