光纤光栅液位尺的制作方法

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本实用新型涉及光纤传感的领域，具体涉及一种光纤光栅液位尺。


背景技术：

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液位测量遍及生产和生活的各个领域，它在工业和日常生活中有着非常重要而广泛的作用。传统测量液位主要有机械浮子类液位计、电容式液位传感器和超声波液位传感器等，但均普遍存在易受干扰、易被污染、可靠性差、测量精度较低等不足。光纤光栅是一种新型光纤无源器件，具有抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、传输距离远、易于复用等优点，在石油化工、海洋科考、土木建筑等领域具有非常广泛的应用前景。


技术实现要素：

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本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种光纤光栅液位尺。
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本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的：一种光纤光栅液位尺，包括底板、保护盖、光纤光栅和光纤光栅解调仪，底板上均匀分布若干个具有一定宽度的细槽，细槽之间通过隔板分隔开，每个细槽内设有一根光纤光栅以监测波长变化，且光纤光栅栅区呈自由状态，一定数量的光纤光栅之间通过连接线串联形成一个光纤光栅串，每一个光纤光栅串均连接到光纤光栅解调仪，光纤光栅串上方设有保护盖并安装在底板上，保护盖上均匀分布有透液孔。
[0005]
更进一步的，所述细槽的间隔根据需测量液面的精度而定。
[0006]
更进一步的，所述光纤光栅在封装过程中施加有一定的弯曲。
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更进一步的，同一个光纤光栅串中各光纤光栅的中心波长各不相同，波长间隔不小于2nm。
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更进一步的，相邻两根光纤光栅的间隔不小于5cm。
[0009]
更进一步的，所述光纤光栅串中的光纤光栅表面根据使用环境和待测液体的性质做相应防腐或耐高低温保护。
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更进一步的，所述底板的高度与待测液体容器内部高度相同。
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更进一步的，所述保护盖上透液孔之间的间隔与细槽之间的间隔相同，其直径不小于4mm。
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本实用新型的有益效果为：本实用新型测量精度高，光纤的直径仅为0.25mm，底板上细槽的宽度可小至1mm以下，即可实现液位精度亚毫米级测量；结构简单，系统可靠性强，没有复杂的机械结构，也无需复杂的解调仪，仅需在加工细槽的底板上固定光纤光栅，并配合最常见的光纤光栅的解调仪(波长解调仪精度1pm)即可；普适性强，模块化结构设计，可适用于各用环境、各种介质的液位测量，仅需根据测量环境和介质对光纤光栅进行适当的保护即可(如防腐、耐高低温处理等)，具有非常广泛的应用前景。
附图说明
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图1为本实用新型的结构示意图。
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图2为本实用新型的具体实施结构示意图。
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图3为本实用新型的光路结构示意图。
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附图标记说明：底板1，保护盖2，光纤光栅串3，光纤光栅解调仪4，光纤光栅5，透液孔6，隔板7，细槽8，连接线9。
具体实施方式
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下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍：
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实施例：如附图1-2所示，这种光纤光栅液位尺，主要包括底板1、保护盖2、光纤光栅5和光纤光栅解调仪4，底板1的高度与待测液体容器内部高度相同，其材料与待测液体不起化学反应，不会污染待测液体。底板1上均匀分布若干个具有一定宽度的细槽8，细槽8之间通过隔板7分隔开，细槽8的间隔大小根据需测量液面的精度而定。每个细槽8内固定一根光纤光栅5以监测波长变化，光纤光栅5在封装过程中施加有一定的弯曲，使其对环境应力不敏感。相邻两根光纤光栅5的间隔不小于5cm，可采用光纤光栅5之间熔接的方式成光纤光栅串3，也可在光纤光栅5生产过程中直接刻成光纤光栅串3；光纤光栅栅区呈自由状态，一定数量的光纤光栅5之间通过连接线9串联形成一个光纤光栅串3，光纤光栅串3中的光纤光栅5表面根据使用环境和待测液体的性质做相应防腐或耐高低温保护。每一个光纤光栅串3连接到光纤光栅解调仪4，光纤光栅串3与底板1之间通过粘接及机械方式固定，光纤光栅串3上方安装保护盖2，保护盖2上均匀分布有透液孔6。保护盖2上透液孔6之间的间隔与细槽8之间的间隔相同，其直径不小于4mm，对光纤光栅进行保护的同时，又便于待测液体的实时对流。
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例如：待测液体为超低温介质(低于零下100℃)，液体容器内部高度为1m，液位测量精度
±
2mm。据此，一种光纤光栅液位尺的底板1高度也为1m，底板1上细槽的间隔为4mm，细槽的宽度为3.5mm，隔板的厚度为0.5mm，保护盖2上透液孔的纵向间隔也为4mm，横向间隔为5mm(可适当调整)。该光纤光栅液位尺共设250个液位监测点(如附图2所示)，第1个液位点(实测液位2mm)对应的真实液位为0～4mm，第2个液位点(实测液位6mm)对应的真实液位为4～8mm，依次类推，这样可以确保每个液位点的液位测量误差均控制在
±
2mm之内，满足测量精度的要求。每个液位点含1根光纤光栅，每16个液位点的光纤光栅进行串接成一组，每组占用1个解调仪通道，如图3所示。这样，利用常用的16通道光纤光栅解调仪4即可满足该光纤光栅液位尺的解调要求。
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常用的16通道光纤光栅解调仪4光源带宽为1525nm～1565nm，因此，各个通道的光纤光栅波长可选为：1530nm、1532nm、
…
、1556nm、1558nm、1560nm，共计16个波长，组成一个光纤光栅串3。相邻光纤光栅之间的间隔不小于5cm，以便于对栅区施加一定程度的弯曲及相邻细槽间的尾纤过渡。光纤光栅与底板1固定后，再合上保护盖2，对其进行机械固定，以便对光纤光栅进行保护。将整个光纤光栅液位尺放入待测液体容器内，使其与容器内壁的某一面之间固定，每组光纤光栅串3的尾纤通过穿舱缆与光纤光栅解调仪4连接，从而实现光纤光栅波长数据的实时、高速获取。
[0021]
当液位下降导致某根浸泡于流体中的光纤光栅露出液面时，由于温度发生变化，
其波长也会发生明显漂移。而一直处于液体中或一直处于液面以上的光纤光栅，其波长则相对较稳定。因此，可通过监测光纤光栅的波长漂移量对光纤光栅进行定位。由于每根光纤光栅对应于特定的细槽(即特定的液位高度)，当得知光纤光栅的位置后，即可获取当前的液位高度。
[0022]
可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本实用新型的技术方案及实用新型构思加以等同替换或改变都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。