专利名称：光纤光栅液位传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于容积、流量、质量流量或液位的测量技术领域，具体涉及到依靠光、电或流体方法而运转指示的通过测量压力的液面指示仪。
目前在生活和生产中使用的液位传感器多数是按照电学原理设计的，其种类有压阻型液位传感器和电容型液位传感器。压阻型液位传感器因封装不严造成的附加应力影响到该传感器的传感精度，在其结构中选用的力敏电阻随温度变化呈指数关系变化，大大地降低了这种液位传感器的精度。电容型液位传感器受杂散电容影响大，使仪器的测量精度受到了很大的影响。
上述两种类型的液位传感器的主要缺点是精度不高，动态范围小，而且不能用作易燃易爆液体的液位传感器，也不能用作强腐蚀液体的液位传感器。
本实用新型的目的在于克服上述液位传感器的缺点，提供一种测量精度高、动态范围大、线性关系好、可靠性好、抗电磁干扰强、可用作易燃易爆液体以及强腐蚀液体的光纤光栅液位传感器。
为达到上述目的，本实用新型采用的解决方案是它包括设置在壳体上端加工或制作有通孔的保护盖、设置在壳体内液体腔上的外应力片、设置在液体腔下的光纤探头、设置在液体腔内的液体，它还包括通过光纤与光纤探头相连的信号处理器。
本实用新型的光纤探头为在内应力片上设置有与光纤一端联或连为一体的光纤光栅，光纤光栅的另一端设置有遮光材料，光纤的另一端接信号处理器。本实用新型的信号处理器为光纤耦合器通过光纤与光纤探头和宽频光源以及光边缘滤波器相连接，以及设置在光边缘滤波器光轴方向上的光电转换器。
本实用新型的光纤探头的内应力片是由弹性材料制成。
本实用新型制成内应力的弹性材料为硅弹性材料。
本实用新型的内应力片直径为5～20mm、厚度为0.1～1mm。
本实用新型与压阻型液位传感器和电容型液位传感器相比，具有测量精度高、动态范围大、线性关系好、可靠性好、抗电磁干扰强等优点。可用作一般液体的液位传感器，也可用作易燃易爆液体的液位传感器，还可用作强腐蚀液体的液位传感器。
图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的光纤探头结构示意图。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于这些实施例。
在图1～3中，本实施例由壳体1、保护盖2、外应变片3、光纤探头4、液压油5、堵盖6、光纤7、防护套12、防震套13、信号处理器联接构成。在壳体1内的中心位置上加工有液体腔、下加工有密闭腔，液体腔和密闭腔相联通，在密闭腔的上端面上用胶粘接有光纤探头4，光纤探头4将液体腔与密闭腔隔离开。在液体腔的底端环面上加工有两个导油孔，导油孔的下端盖有堵盖6，液压油5可在从导油孔加入到液体腔内，当液体腔内加满液压油后，可将堵盖6盖在导油孔的下端。在液体腔的上端环面上，用胶粘接有外应力片3，外应力片3可感受不同深度液体的压力，在壳体1的上端面上用螺纹紧固联接件联接有保护盖2，保护盖2上钻有通孔，液体可从壳体1外经过保护盖2上的通孔进入到壳体1内。
本实施例的光纤探头4是由内应力片4-1、光纤布喇格光栅4-2、黑色遮光漆4-3联接构成，光纤布喇格光栅4-2用胶粘接在内应力片4-1的直径方向上，内应力片4-1用硅弹性材料制成，内应力片4-1为圆片，其直径为12mm、厚度0.5mm，光纤布喇格光栅4-2的一端涂有黑色遮光漆4-3、另一端与光纤7连为一体，黑色遮光漆4-3用于防止无用光反射，光纤7的另一端接信号处理器。在光纤7的外面套装有用不锈钢丝制作的防护套12，在光纤7与防护套12之间装有防震套13。
本实施例的信号处理器由光纤耦合器8、宽谱光源9、光边缘滤波器10、光电转换器11连接构成。光纤耦合器8通过光纤7与光纤探头4和宽谱光源9以及光边缘滤波器10相连，光电转换器11设置在光边缘滤波器10的光轴方向上。宽谱光源9为光纤探头4提供宽带光源，光纤探头4将宽谱光源9的光反射到光纤耦合器8，光纤耦合器8将反射光与入射光分开，使反射光进入光边缘波器10，光边缘滤波器10将反射光的波长变化转换为输出光的能量变化，光电转换器11将光边缘滤波器10反射光能转换成电信号输出。
设计人给出了本实用新型第二个实施例。在本实施例中，光纤探头4的内应力片4-1的直径为5mm、厚度为0.1mm，其它零部件以及零部件的联接关系与第一个实施例相同。
设计人给出了本实用新型第三个实施例。在本实施例中，光纤探头4的内应力片4-1的直径为20mm、厚度为1mm，其它零部件以及零部件的联接关系与第一个实施例相同。
设计人给出了本实用新型第四个实施例。在本实施例中，光纤探头4的内应力片4-1的直径为5mm、厚度为1mm，其它零部件以及零部件的联接关系与第一个实施例相同。
设计人给出了本实用新型第五个实施例。在本实施例中，光纤探头4的内应力片4-1的直径为20mm、厚度为0.1mm，其它零部件以及零部件的联接关系与第一个实施例相同。
本实用新型的工作原理如下液体从保护盖2的通孔进入，在液体压力的作用下外应力片3产生形变，液体压力再经液压油5传递到内应力片4-1上，内应力4-1片发生形变，粘接在内应力片4-1上的光纤布喇格光栅4-2发生形变，使宽谱光源9的光经光纤耦合器8、光纤7传输、到光纤布喇格光栅4-2后反射，反射光的波长发生位移，经光纤7输出到光纤耦合器8，光纤耦合器8将反射光与入射光分开，使反射光进入边缘滤波器10，边缘滤波器10将反射光的波长变化转换为输出光的能量变化，光电转换器11将边缘滤波器10反射光能转换成电信号输出。
权利要求1.一种光纤光栅液位传感器，其特征在于它包括设置在壳体[1]上端加工或制作有通孔的保护盖[2]、设置在壳体[1]内液体腔上的外应力片[3]、设置在液体腔下的光纤探头[4]、设置在液体腔内的液体，它还包括通过光纤[7]与光纤探头[4]相连的信号处理器。
2.按照权利要求1所述的光纤光栅液位传感器，其特征在于所说的光纤探头[4]为在内应力片[4-1]上设置有与光纤[7]一端联或连为一体的光纤光栅[4-2]，光纤光栅[4-2]的另一端设置有遮光材料，光纤[7]的另一端接信号处理器；所说的信号处理器为光纤耦合器[8]通过光纤[7]与光纤探头[4]和宽谱光源[9]以及光边缘滤波器[10]相连接，以及设置在光边缘滤波器[10]光轴方向上的光电转换器[11]。
3.按照权利要求2所述的光纤光栅液位传感器，其特征在于所说的光纤探头[4]的内应力片[4-1]是由弹性材料制成。
4.按照权利要求3所述的光纤光栅液位传感器，其特征在于所说制成内应力[4-1]的弹性材料为硅弹性材料。
5.按照权利要求2或3或4所述的光纤光栅液位传感器，其特征在于所说的内应力片[4-1]的直径为5～20mm、厚度为0.1～1mm。
专利摘要一种光纤光栅液位传感器,它包括设置在壳体上端加工或制作有通孔的保护片、设置在壳体内液体腔上的外应力片、设置在液体腔下的光纤探头、设置在液体腔内的液体,它还包括通过光纤与光纤探头相连的信号处理器。它具有测量精度高、动态范围大、线性关系好、可靠性好、抗电磁干扰强等优点。可用作一般液体的液位传感器,也可用作易燃易爆液体的液位传感器,还可用作强腐蚀液体的液位传感器。
文档编号G01F23/292GK2506990SQ0126584
公开日2002年8月21日 申请日期2001年11月8日 优先权日2001年11月8日
发明者高应俊, 崔崧, 阮驰, 刘志麟 申请人:中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西敏通科贸有限责任公司