光纤液位与密度测量系统的制作方法

本实用新型涉及测量系统，确切地说是一种光纤液位与密度测量系统。

背景技术：

在科研、生活和工业生产等各个领域中，液位测量都具有极其重要的意义。液位测量应用的广泛性，促进液位测量技术的不断发展。目前国内外各种测量方法例如浮体式测量法、电容式测量法、光纤式测量法、直流电极式测量法、核辐射测量法、微波测量法、图像处理法、雷达法、超声波法等已应用到多种场合，形成了多种形式的测量方法。

光纤液位测量法主要采用光纤传感器进行测量。光纤传感器的主要组成部分包括：光源、入射和出射光纤、光调制器及探测器、解调制器等组成。光纤液位测量法的基本原理是：光源的光由入射光纤送至调制区，外界被测参数与光在调制区内相互影响，从而使得光的光学性质发生变化，例如强度、波长、频率、相位、偏正态等光学性质。将产生的信号光通过出射光纤发送到光探测器、解调器，根据探测器和解调器得到被测参数，从而得到液位信息。

目前多数光纤Bragg光栅传感器主要集中于实现一维测量，对于实现在干扰因素如温度下的测量则会影响测量的准确性。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种光纤液位与密度测量系统，该测量系统能准确提取液体压强信号，消除温度因素对光纤光栅的影响。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术手段：

一种光纤液位与密度测量系统，包括光纤传感器、耦合器及光电模块，所述的光纤传感器设有外壳，外壳的上部设有间隔设置的上膜片、下膜片，上膜片的下表面上设有上部FBG光栅，下膜片的上表面设有下部FBG光栅，下膜片的下方设有保温层，保温层内填充保温材料，保温层与下膜片之间有间隔，下膜片、保温层相应位置设有透孔，透孔连接光纤，光纤设有补偿光纤、测量光纤，下部FBG光栅与补偿光纤的一端连接，上部FBG光栅与测量光纤的一端连接；光纤传感器与耦合器连接，耦合器与分路器及光电模块连接，分路器与宽带光源连接，光电模块与嵌入式系统连接。

本技术方案的突出的特点是：

（1）为了补偿温度对光栅周期的影响，下部FBG光栅贴于下膜片上表面，使之不受外部压强，做温度补偿之用。

（2）实验测简单易行，选用LED发出覆盖FBG布拉格波长的宽带光，经过分光器后，分别通过耦合器照射进入上部FBG光栅、下部FBG光栅；上部FBG光栅、下部FBG光栅反射回中心波长为布拉格波长的窄带光，这两束发射光分别通过耦合器进入光电模块，经光电模块输送到嵌入式系统。

进一步的优选技术方案如下：

所述的光电模块设有阵列波导光栅模块，阵列波导光栅模块分别与耦合器、光电转换信号放大模块连接，光电转换信号放大模块与AD转换器连接，AD转换器连接与嵌入式系统连接。

采用阵列波导光栅（AWG）来完成反射中心波长信号检测，光电模块对FBG中心波长解调速率达到0.01秒，达到快速准确的解调出光栅输出的波长信号的目的。

所述的光纤传感器设有三个，三个传感器中的两个在竖直方向间隔设置在被测液体内部，第三个传感器设置在容器上方。

采用三个相同的液位传感器进行液位与密度测量，可以消除液体温度与箱内气体温度的不同、油箱内气体与外部大气压强的不同，利用压强差的方法进行液位与密度两个参数的检测。

附图说明

图1是本实用新型的框架结构示意图。

图2是本实用新型的光纤传感器的结构示意图。

图3是本实用新型的光纤传感器、分路器及耦合器的连接示意图。

附图标记说明：1-上部FBG光栅；2-上膜片；3-下部FBG光栅；4-下模片；5-保温材料；6-液体表面； 7-补偿光纤；8-测量光纤；9-外壳；10-光纤传感器；11-耦合器；12-分路器；13-宽带光源；14-油位及密度参数；15-嵌入式系统；16-AD转换器；17-光电转换信号放大模块；18-阵列波导光栅。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本实用新型。

参见图1-图3可知，本实用新型的一种光纤液位与密度测量系统，由光纤传感器10、耦合器11及光电模块组成；光纤传感器10设有外壳9，外壳9的上部设有间隔设置的上膜片2、下模片4，上膜片2的下表面上设有上部FBG光栅1，下模片4的上表面设有下部FBG光栅3，下模片4的下方设有保温层，保温层内填充保温材料5，保温层与下模片4之间有间隔，下模片4、保温层相应位置设有透孔，透孔连接光纤，光纤设有补偿光纤7、测量光纤8，下部FBG光栅3与补偿光纤7的一端连接，上部FBG光栅1与测量光纤8的一端连接；光纤传感器10与耦合器11连接，耦合器11与分路器12及光电模块连接，分路器12与宽带光源13连接，光电模块与嵌入式系统15连接。

嵌入式系统15输出油位及密度参数14。

接合图2可知，外壳9位于液体表面6上方。

光电模块设有阵列波导光栅18模块，阵列波导光栅18模块分别与耦合器11、光电转换信号放大模块17连接，光电转换信号放大模块17与AD转换器16连接，AD转换器16连接与嵌入式系统15连接。

采用阵列波导光栅18（AWG）来完成反射中心波长信号检测，光电模块对FBG中心波长解调速率达到0.01秒，达到快速准确的解调出光栅输出的波长信号的目的。

所述的光纤传感器10设有三个，三个传感器中的两个在竖直方向间隔设置在被测液体内部，第三个传感器设置在容器上方。

采用三个相同的液位传感器进行液位与密度测量，可以消除液体温度与箱内气体温度的不同、油箱内气体与外部大气压强的不同，利用压强差的方法进行液位与密度两个参数的检测。

本实施例的优点是：

（1）为了补偿温度对光栅周期的影响，下部FBG光栅3贴于下模片4上表面，使之不受外部压强，做温度补偿之用。

（2）实验测简单易行，选用LED发出覆盖FBG布拉格波长的宽带光，经过分光器后，分别通过耦合器11照射进入上部FBG光栅1、下部FBG光栅3；上部FBG光栅1、下部FBG光栅3反射回中心波长为布拉格波长的窄带光，这两束发射光分别通过耦合器11进入光电模块，经光电模块输送到嵌入式系统15。

以上所述仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。