压力式光纤液位传感器
光纤式液位计工作原理
光纤式液位计工作原理
嘿,朋友们!今天咱来唠唠光纤式液位计的工作原理。
你说这光纤式液位计啊,就好像是我们生活中的一个小侦探。
它是怎么工作的呢?简单来说,就是利用了光的特性。
想象一下啊,光就像是一个特别爱跑腿的小信差,在光纤里面欢快地跑着。
当光纤的一头伸进液体里,这光信差遇到液体就会发生一些奇妙的变化。
这就好比你在路上走,突然遇到了一个水坑,你的路线就得变一变吧。
这光纤式液位计就是通过检测光的这些变化,来知道液位的情况。
它可灵敏了呢!就像你能轻易察觉到身边微小的动静一样。
你看啊,要是没有这个小侦探,我们怎么能那么准确地知道液位的高低呢?那可就像盲人摸象一样,全靠猜啦!而且它还特别靠谱,不会被其他乱七八糟的因素干扰,就一心一意地做好自己检测液位的工作。
咱再想想,要是在一些特殊的环境里,比如高温、高压,或者是有腐蚀性的地方,一般的测量工具可能早就扛不住啦,但这光纤式液位计可不怕!它就像个坚强的战士,不管遇到啥恶劣条件,都能坚守岗位。
你说它厉不厉害?它就像我们生活中的一个小英雄,默默地为我们服务着。
有了它,我们在很多工业生产中就能更放心、更安全啦!它真的是为我们的生活和工作带来了很大的便利呢。
所以啊,朋友们,可别小看了这光纤式液位计,它虽然看起来小小的,但其作用可大着呢!它就像是一个隐藏在幕后的高手,悄悄地为我们解决着大问题。
它让我们的生活变得更加有序,让工业生产更加高效。
难道不是吗?总之,光纤式液位计真的是个很了不起的东西啊!。
光纤压力传感器原理及特点
光纤压力传感器原理及特点1.压力引起光纤光学特性的改变:光纤中的体驻波由于受到外部应力的作用而受到频率变化,从而改变了光的传播特性。
当光纤被施加压力时,压力作用在光纤芯部分,导致光纤的折射率发生变化,进而改变了光纤内部的光的传播速度。
这个频率变化可以通过光纤的弯曲和伸缩来引起,并且随着压力的改变而改变。
2. 光学电探测方法对光纤内部光信号的测量:测量光纤内部光信号的变化是光纤压力传感器的关键步骤。
一般采用的测量原理有激光光栅原理和Mach-Zehnder干涉原理。
激光光栅原理利用激光光栅与光纤中的光信号的相互作用,通过测量光的频率变化来获得外部压力信号的变化。
而Mach-Zehnder干涉原理则是利用干涉装置通过光纤内部光信号与参考光信号的叠加来进行测量。
1.高精度:由于光纤内部光信号的传播速度和频率变化具有高度稳定性,因此光纤压力传感器具有很高的测量精度。
2.宽量程:光纤压力传感器可以通过改变光纤的材料、结构和尺寸等参数来适应各种压力范围的测量需求。
3.高灵敏度:光纤压力传感器通过测量光的频率变化来感知压力信号,其灵敏度相对较高,可以实现对微小压力变化的测量。
4.高稳定性:光纤压力传感器的工作原理不受温度、湿度、电磁场等环境因素的影响,具有较高的稳定性。
5.抗干扰能力强:由于光纤传输光信号不受外界干扰影响,光纤压力传感器具有较强的抗干扰能力。
6.长寿命:光纤传感器无机械件,不易损坏,寿命长,可以在恶劣环境下长时间工作。
综上所述,光纤压力传感器具有高精度、宽量程、高灵敏度、高稳定性、抗干扰能力强和长寿命等特点,广泛应用于工业自动化、石油化工、航空航天、医疗仪器等领域。
液位传感器工作原理
液位传感器工作原理
液位传感器是一种用于测量液体水平的设备,广泛应用于工业自动化控制系统中。
它可以通过测量液体的压力、电容、超声波等物理量来确定液体的高度或深度。
1. 压力式液位传感器工作原理:
压力式液位传感器通过测量液体对传感器底部施加的压力来确定液位高度。
传
感器底部设有一个压力传感器,当液体高度改变时,液体对传感器底部施加的压力也会相应改变。
传感器将这个压力转化为电信号,然后通过转换器转换为相应的液位信号。
2. 电容式液位传感器工作原理:
电容式液位传感器利用液体与电极之间的电容变化来测量液位高度。
传感器内
部有两个电极,一个是固定的,另一个是浸入液体中的。
当液位改变时,液体与电极之间的电容也会相应改变。
传感器测量这个电容变化,并将其转换为液位信号。
3. 超声波液位传感器工作原理:
超声波液位传感器利用超声波的传播时间来测量液位高度。
传感器发射一束超
声波,当超声波遇到液体时,一部分超声波被液体反射回传感器。
传感器测量超声波的传播时间,并通过计算来确定液位高度。
以上是常见的液位传感器工作原理,不同类型的传感器适用于不同的应用场景。
在选择液位传感器时,需要考虑液体的性质、工作环境的条件以及测量精度等因素。
液位传感器在工业自动化控制中扮演着重要的角色,能够实时监测和控制液体的水平,提高生产效率和安全性。
液位传感器的产品参数
液位传感器的产品参数简介液位传感器是工业自动化领域中应用较广的一种传感器,其主要功能是测量液体的液位高度。
液位传感器广泛应用于石油化工、环保、电力、食品饮料等领域,在工业自动化中起到了至关重要的作用。
本文将对液位传感器的产品参数进行详细介绍。
型号说明液位传感器的型号通常分为:LLD系列、YF系列和UQK系列。
其中,LLD系列是根据液位变化而输出电压信号,精度高,应用广;YF系列基于浮力原理测量液位,适用于易挥发的液体;UQK系列是一种静态测量液位的传感器,适用于测量危险液体的液位。
技术参数主要技术参数如下:1.测量范围:液位传感器的测量范围通常为0-10m或0-20m。
2.精度:精度通常为±0.2%或±0.5%。
3.输出信号:液位传感器的输出信号通常为4-20mA信号或0-5V信号。
4.工作温度:液位传感器的工作温度通常为-20℃ ~ +85℃。
5.工作压力:液位传感器的工作压力通常为0-2.5MPa。
6.材质:液位传感器的主要材质有不锈钢、PVC、尼龙等,根据液体的情况而定。
特点介绍1.高精度:液位传感器采用国际领先的传感器技术和数字化的电路设计,能够提供高精度的测量结果。
2.安装简单:液位传感器可以安装在储罐、油箱等容器的上部或底部,安装简单方便。
3.维护成本低:液位传感器的维护成本低,不需要常规的维护保养。
4.防爆性能好:液位传感器采用防爆材料制作,符合防爆标准,适用于危险介质的测量。
5.可靠性高:液位传感器的主要元器件采用国际知名品牌产品,具有高可靠性和稳定性。
应用场合液位传感器主要应用于以下场合:1.液位监测和液位控制:液位传感器可以用于储罐、油箱、水库等容器的液位监测和液位控制。
2.工业流程控制:液位传感器广泛应用于工业自动化流程控制中,例如流量控制、液位控制等。
3.水处理和环保:液位传感器可以用于水处理和环保领域中,例如用于酸碱液体的测量和监测。
总结综上所述,液位传感器是工业自动化领域中应用较广的一种传感器,其主要功能是测量液体的液位高度。
液位传感器的种类
液位传感器的种类一、液位传感器概述液位传感器是一种用于测量液体或液态物质深度的传感器。
它广泛应用于工业生产、环境保护、医疗卫生等领域,对于监控液体的存储、流动和消耗等方面具有重要作用。
液位传感器具有多种类型,各有其独特的原理和应用范围。
二、液位传感器的种类与工作原理1.电容式液位传感器电容式液位传感器是利用电容器原理工作的。
在传感器内部,有一个电极和导电的液体介质。
当液位发生变化时,液体的介电常数会发生变化,从而影响电容器中的电容值。
通过测量电容值的变化,可以计算出液体的深度。
这种传感器具有响应速度快、精度高、稳定性好等优点,但容易受到温度、压力等因素的影响。
电容式液位传感器的具体工作原理如下:在传感器内部,有一个电极和导电的液体介质。
当液位发生变化时,液体的介电常数会发生变化,从而影响电容器中的电容值。
通过测量电容值的变化,可以计算出液体的深度。
2.超声波液位传感器超声波液位传感器是利用超声波的反射原理来测量液位。
在传感器内部,有一个超声波发生器和接收器。
当超声波发生器发出超声波时,它会在液体表面产生反射,然后被接收器接收。
通过测量超声波在空气中传播的时间,可以计算出液体的深度。
这种传感器具有非接触、测量精度高、适用范围广等优点,但受环境噪声和气体影响较大。
超声波液位传感器的具体工作原理如下:在传感器内部,有一个超声波发生器和接收器。
当超声波发生器发出超声波时,它会在液体表面产生反射,然后被接收器接收。
通过测量超声波在空气中传播的时间,可以计算出液体的深度。
3.光学式液位传感器光学式液位传感器是利用光的折射、反射、干涉等原理来测量液位的。
常见的光学式液位传感器有光纤液位传感器和激光液位传感器。
当光线通过液体时,会发生折射和反射现象,通过测量光线的折射和反射情况,可以推算出液体的深度。
这种传感器具有非接触、测量精度高、耐腐蚀等优点,但容易受到液体颜色、透明度等因素的影响。
光学式液位传感器的具体工作原理如下:在传感器内部,有一个光源和一个光接收器。
传感器的三种常见分类方法有哪些
传感器的三种常见分类方法有哪些传感器的三种常见分类方法包括基于测量原理的分类、基于感知物理量的分类和基于应用领域的分类。
第一种分类方法是基于测量原理的分类。
根据传感器的工作原理不同,可以将传感器分为电学传感器、光学传感器、热学传感器、生物化学传感器以及力学传感器等几个类别。
电学传感器是利用电磁感应、电阻、电容、电流等电学原理进行测量的传感器,常见的有温度传感器、压力传感器和液位传感器等。
光学传感器则是利用光的衍射、散射、吸收和透射等原理进行测量的传感器,常见的有光电传感器、光纤传感器和光谱传感器等。
热学传感器主要通过测量物体的温度来获取信息,常见的有红外传感器和热电偶传感器等。
生物化学传感器则是应用于生物领域,通过测量生物体的微量化学变化来获得信息,常见的有血糖传感器和DNA传感器等。
力学传感器主要测量物体的力、压力、重量等力学量,常见的有压力传感器、力传感器和称重传感器等。
第二种分类方法是基于感知物理量的分类。
根据传感器感知的物理量不同,可以将传感器分为温度传感器、压力传感器、湿度传感器、位移传感器以及光传感器等几个类别。
温度传感器用于测量物体的温度,常见的有热电偶型温度传感器和热敏电阻型温度传感器等。
压力传感器用于测量物体的压力,常见的有压阻式压力传感器和压电式压力传感器等。
湿度传感器用于测量空气中的湿度,常见的有湿敏电阻式湿度传感器和电容式湿度传感器等。
位移传感器用于测量物体的位移或位置,常见的有光电式位移传感器和电感式位移传感器等。
光传感器用于测量光的强度、颜色和波长等,常见的有光电传感器和光纤传感器等。
第三种分类方法是基于应用领域的分类。
根据传感器应用的领域和需求不同,可以将传感器分为工业传感器、环境传感器、生物医学传感器、农业传感器以及安防传感器等几个类别。
工业传感器主要应用于工业生产过程中,如温度传感器、压力传感器和流量传感器等,用于监测和控制生产过程中的关键参数。
环境传感器主要用于测量环境的温度、湿度、气压、湿度和污染物浓度等,用于环境监测和保护。
光纤fp腔传感器存在的不足
光纤fp腔传感器存在的不足光纤FP腔传感器是一种常用于测量压力、温度、液位等物理量的传感器。
然而,尽管光纤FP腔传感器具有许多优点,但也存在一些不足之处。
光纤FP腔传感器的制作和安装相对复杂。
制造光纤FP腔传感器需要使用精密的光学设备和材料,制程复杂,成本较高。
同时,传感器的安装也需要特殊的操作技术和环境条件,对操作人员的要求较高。
这给传感器的大规模应用带来一定的限制。
光纤FP腔传感器对环境的适应能力有限。
由于光纤FP腔传感器的光学部件较为敏感,容易受到外界环境的影响。
例如,温度的变化、振动和光腔内部的污染等都可能导致传感器的测量结果不准确。
因此,在实际应用中需要对传感器所处的环境进行严格控制,以确保传感器的正常工作。
光纤FP腔传感器的测量范围受到限制。
传感器的测量范围主要由光纤的长度和材料的特性决定。
一般情况下,光纤FP腔传感器的测量范围较窄,无法满足一些特殊应用的需求。
例如,在一些高温或高压环境下的测量,光纤FP腔传感器可能无法正常工作或测量精度较低。
光纤FP腔传感器的使用寿命有限。
由于传感器的工作原理和材料的特性,传感器的使用寿命一般较短。
长时间的使用和频繁的测量可能会导致光纤的老化和损坏,从而影响传感器的准确性和可靠性。
因此,需要定期检测和更换传感器,增加了使用成本和维护难度。
光纤FP腔传感器的数据处理和分析相对复杂。
传感器输出的信号一般为光学信号,需要通过光学设备进行处理和转换才能得到实际的物理量。
这需要专业的设备和技术支持,对用户而言增加了使用的难度和成本。
光纤FP腔传感器虽然具有许多优点,但也存在一些不足之处。
传感器的制作和安装较为复杂,使用环境要求严格;测量范围有限,使用寿命较短;数据处理和分析相对复杂等。
对于使用光纤FP腔传感器的用户来说,需要充分了解这些不足之处,并根据实际需求进行选择和应用。
随着技术的进步和发展,相信这些不足之处将会得到进一步的改善和解决,使光纤FP腔传感器在更广泛的领域发挥更大的作用。
光纤压力传感器.
一、强度调制光纤压力传感器
透射型
原理:在发射光纤与
接收光纤之间放置一 个遮光片,对进入接收 光纤的光束产生一定 程度的遮挡,外界信号 通过控制遮光片的位 移来制约遮光程度,实 现对进入接收光纤的 光强进行调制。
优点:灵敏度高,线性度好。
一、强度调制光纤压力传感器
反射型
原理:利用弹
性模片在压力作 用下变形从而调 制反射光功率信 号,压力的大小 与发射光的强度 成一定关系。
优点:精度高、大量程测量分辨率高、抗干扰能力强、测量结果具有很好
重复性,因此常用于温度、压力和液体高度等的测量。
五、分布式光纤压力传感器
Байду номын сангаас
基于OTDR的分布式压力传感器
原理:当钢丝绳受轴向应力
作用而被拉伸时,光纤也一起 跟着被拉紧,并贴敷在绳索上 ,从而光纤产生侧向变形。另 外随着钢绳的纵向拉长,其直 径将不断减小,同时它对光纤 产生的微弯曲率脉冲峰值、 宽度将分别增大和减小,这样 就造成光纤的光功率损耗,建 立损耗与应变的关系,从而测 量出应变量的大小。
应用:光纤压力传感器包括强度调制型、相位调制型及波长调制型。
1.1 强度调制型光纤压力传感器在称重领域的研究
基本原理:当光
纤弯曲时,在光纤 中传输的导行模会 在弯曲点变为辐射 模,损耗掉部分光 功率,光功率的损 耗值与待测压力具 有一定关系,通过 测量光功率可得到 待测压力。
光纤加强材料和光纤光栅组成的传感器
一、强度调制光纤压力传感器
微弯型
原理:当齿形板受
外部扰动时,光纤的 微弯程度随之变化, 从而导致输出光功 率的改变,通过光检 测器检测到的光功 率变化来间接地测 量外部压力的大小 。
压力式液位传感器工作原理
压力式液位传感器工作原理
压力式液位传感器利用水压的特性,通过测量水压力的变化来判断液位高低。
传感器的主体是一个细长的管体,通常由不锈钢或塑料制成。
管体内装有一个气体或液体,连接着一个压力传感器,当管体浸入液体中时,液体的重量将使管体发生微小的变形,导致管体内的气体或液体的压力发生变化,传感器依据这个压力变化进行测量,计算出液位的高度。
传感器浸入液体后,管体顶部与传感器之间的压力差称作差压(或称液位压差)。
通过校准传感器的线性度和灵敏度,可以将所测得的压力值经过转化为标准液位高度,实现液位的实时监测及控制。
这种传感器的主要优点是可靠性和精度高,同时也具有耐腐蚀、抗震、抗干扰等优点,适用于各类工业领域的液位测量。
液位(水位)传感器有几种?
液位控制/水位控制的核心在于液位传感器,它决定了液位控制系统的可靠性、稳定性及使用寿命。
液位控制显示仪表做得好坏,可以起到景上添花的作用,可以增加很多功能,但并不是决定液位控制系统寿命的核心。
目前大部分液位传感器在清水中使用寿命最长。
一般一年多,好一点的两年,一般不超过三年,差的仅几个月。
在热水中绝大部分液位传感器不能使用,在污水中液位传感器的使用寿命会大打折扣。
所以,现有的液位自动控制系统使用寿命一般就是一两年,这和现代微电子技术的发展形成鲜明对比。
现代微电子技术如我们的冰箱彩电等使用寿命至少都在七八年以上。
现有液位传感器技术有:电极式、光电式、GSK/UQK/GKY、压力传感器、超声波传感器等,下面对其原理和性能进行分析比较。
一、电极式液位控制/水位控制原理电极式是最早的液位控制/水位控制方式,其控制原理很简单:因为水是导体,有水的时候两个电极间导电,交流接触器吸合。
图1.1为电极式在水中控制原理示意图。
但是电极在水中会分解而且会吸附很多杂质。
如果不及时清理,电极就会失去作用。
所以电极式液位传感器在清水中使用也只有几个月的寿命,在污水和热水中均不能使用。
电极式液位控制技术,简单便宜,但使用寿命较短。
为了弥补电极式液位控制技术的缺陷,人们想办法将电极和水分离出来,于是出现了干簧管,形成了UQK和GSK两种液位控制技术。
二、UQK液位控制/水位控制原理干簧管将电极触点密封在玻璃管内,接近磁铁,触点就会吸合。
所以人们在浮球里放一块磁铁和上、下两个干簧管,通过导线将浮球固定于水池中,如图2.1。
这就是UQK的液位控制/水位控制方式。
当水池无水的时候,浮球下垂,磁铁在下限干簧管处,故下限干簧管吸合。
当水池有水的时候如图2.2,浮球上翻,磁铁在上限干簧管处,故上限干簧管吸合。
将干簧管触点串接交流接触器,就可以控制水泵启动,见图2.3。
这种方式依靠水的浮力使浮球上下翻转,上限、下限间的距离依据导线的长度来决定。
光纤液位传感器工作原理
光纤液位传感器工作原理
光纤液位传感器工作原理
光纤液位传感器是一类以光纤传感技术为基础的新型传感器,它利用光纤传感技术将液体的物质属性信息转变为光信号,从而实现对液体的液位的测量。
其基本工作原理是,液位传感器由发射单元和接收单元组成,发射单元中包含一个发出的光源,如红外发射模块,LED发射模块或者其他可发射光信号的模块。
发射单元和接收单元都装在一个密封的环境中,其中的发射光信号穿过液位传感器内部三种不同位置的传感器上的光纤,穿过液位传感器底部的液体,最后穿过接收单元。
接收单元将发射光信号接收到后,经过一定的处理,能够把液位信号转换为数字信号,并可以将这两种信号传递出来,以便控制控制器,检测仪器或记录仪对液位进行数据采集处理和控制操作。
根据液位传感器的工作原理,其最大的优势在于可以精确的实时测量出液位,可用于各种液位检测,如汽车机油液位检测,水平衡液位检测,汽车变速箱液位检测等,它还可以用于火灾时的监控系统,以及各种恒定液位的远程检测。
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光电液位传感器怎么安装和使用
光电液位传感器怎么安装和使用
选择合适的安装位置,根据需要检测液位的位置,选择一个合适的位置来安装光电液位传感器,使用适当的紧固件(例如螺丝和螺母)将传感器固定在选定的位置。
将传感器的输出线连接到需要接收信号的设备上。
确保连接正确,并且线缆不会受到过大的拉力或压力。
将光电液位传感器安装在需要检测液位的位置后,它就可以自动检测该位置是否有水。
当液体接触到传感器的感应部分时,传感器会输出信号,表明该位置有水。
光电液位传感器可以朝上、朝下或斜置安装。
根据实际应用选择合适的角度安装方向。
光电液位传感器的安装和使用相对简单,只需要按照说明步骤进行即可。
在安装和使用过程中,注意保护传感器,避免接触液体和过大的压力或拉力,以保证其良好的工作状态和长寿命。
ifm液位传感器中文说明书
ifm液位传感器中文说明书引言:ifm液位传感器是一种用于测量液体或固体物料的传感器,广泛应用于工业自动化领域。
本说明书将详细介绍ifm液位传感器的原理、特点、安装和使用方法,以及常见问题的解决方案,帮助用户正确地使用和维护该传感器。
一、ifm液位传感器的原理ifm液位传感器采用了先进的压力传感技术,通过测量液体或固体物料的压力变化来确定液位高度。
传感器内部的压力传感器将液体或固体物料的压力转化为电信号,然后通过信号处理电路将其转化为标准的4-20mA模拟信号或数字信号,方便用户使用。
二、ifm液位传感器的特点1. 高精度:ifm液位传感器的精度可达到0.1%FS,确保测量结果的准确性。
2. 宽测量范围:ifm液位传感器可适应不同液体或固体物料的测量,测量范围广泛。
3. 高稳定性:传感器具有良好的稳定性和可靠性,能够在恶劣的工作环境下长期稳定运行。
4. 耐腐蚀:ifm液位传感器采用316L不锈钢材料制作,具有良好的腐蚀抗性,适用于腐蚀性介质的测量。
5. 易于安装:传感器采用螺纹连接方式,安装方便快捷,可根据需要进行调整和固定。
三、ifm液位传感器的安装和使用方法1. 安装前需先检查传感器是否完好,避免损坏或故障。
2. 根据测量需要选择合适的传感器型号和测量范围。
3. 使用螺纹连接器将传感器固定在测量容器上,并确保连接牢固。
4. 连接传感器的电源和信号线,确保正确接线,避免引起误差。
5. 安装完成后,进行传感器的校准和调试,确保测量结果准确可靠。
6. 在使用过程中,定期对传感器进行维护和清洁,确保其正常工作和使用寿命。
四、常见问题及解决方案1. 传感器无法测量液位变化:可能是传感器与测量容器之间的连接不牢固,请重新检查连接。
2. 测量结果不准确:可能是传感器的校准不正确,请重新进行校准。
3. 传感器出现故障:可能是传感器损坏或老化,请联系售后服务进行维修或更换。
4. 传感器工作不稳定:可能是传感器受到外界干扰,请检查周围环境是否存在干扰源。
基于压力式光纤液位传感器的变压器油高度监测系统
压 力 式 光 纤 液 位 传 感 器 是 利 用 测 量 液 体 压 强来 检 测 绝 缘 油 高 度 , 质 上 是 一个 精 密 的光 纤压 力 传 感 器 [2 实 1] -。压 力式 光 纤 液 位 传 感 器 主要 有 压 力 膜 微 位 移 式 、 纤 微 弯 压 力 式 、 力 膜 微 位 光 压
Ke wors: a f r y d t nso merDSP, e s e t pe r , pr s ur y op i l i r li po io s ns , s lt g il t n e i lc u t c t f f d ca be u st n e ori ua i oli it nst fu t a i i n n ,gh y on om p — en
压 力 式光 纤液 位 传 感 器 作 为 绝缘 油位 的传 感 器 件 , 传 感 器 对 光 源 强 度 变 化 、 纤传 输 过 程 中的 光 功 率损 耗 具 有 光 强 起 伏 该 光
补偿功能 ; 以数 字信 号 处理 器 T 3 0 2 1 MS 2 F 8 2为 处理 和 控 制 核 心 , 实现 对 变 压 器 油 位 的 无 人 实 时在 线监 测 。 分析 了油 位 的
i s se ng y t m f r sor e ba ed ortan f m r s on pr s ur y tc l i r li po io s s s r s t pr s u e t e e s e t pe op ia f be f d u st n en orwa p e ened A e s r yp op i l i t ca
T S 0F 81 was M 32 2 2 us d o he e t t pr es n oc sig an c to c r An y ed h is lt pr cil o i ua in d onr l o e. alz t e n ua i on i pe f ns lto oi nd t de n l a i s — modua i s se , todu ed t e ha dwar c lt on y tm i r n c h r e om p ens nd ot r i pl on t a s f wa e m emena i tt on
光纤压力传感器
特点:结构简单、容易装配,造价低;
但是机械设计复杂,加速度效应也会使其性 能恶化。
3、反射型光纤压力传感器
结 束!
光纤压力传感器原理及 特点
1、光纤F-P压力传感器
F-P腔传感头如图所示 弹性合金薄片作为F-P腔的一个端面,并将其抛光的面作为
反射面,光纤对准弹性合金面的中心,光纤端面直接作为另一 个反射面,并且选择两个面合适的反射比。这样就在光纤端面 与合金片之间形成了F-P腔,当压力作用于F-P腔的合金薄片时 会产生弹性形变,不同的压强在传感器上有不同的压力,弹性 合金薄片受此压力产生的形变大小与所受压力有关。
合金薄片的变形使得F-P腔的腔长发生变化,当入射光射到 F-P腔后,反射回的光由于光程差改变使得干涉条纹发生 一系列的移动变化,测Βιβλιοθήκη 干涉条纹数就可得到相应的压力 大小。
(暨南大学 光电工程研究所 赵中华、高应俊、骆宇锋)
2、微弯型光纤压力传感器
微弯结构由一对机械周期为A的齿形板组成,敏感光纤从 齿形板中间穿过,在齿形板的作用力F下产生周期性的弯曲。 当齿形板受外部扰动时,光纤的微弯程度发生变化,从而导 致输出光的功率发生变化。通过光检测器检测到的光功率变 化来间接测量外部压力的大小。通过对光载波强度的检测, 就能确定与之成比例的变形器的位移,并确定压力大小。
光纤液位传感器原理
光纤液位传感器原理光纤液位传感器是一种基于光纤原理的液位测量装置。
它通过利用光的传输特性,通过检测光线在光纤中传播的变化来确定液位的高度。
其原理主要涉及光的全反射、光纤的折射指数以及液体对光的折射等基本光学原理。
光纤液位传感器通常由两部分组成:光源和光接收器。
在传感器系统中,一段较长的光纤被部署在液体存储容器中,其中一端固定在容器底部,另一端固定在容器顶部。
光源通常是一种发射光的装置,可以产生光信号,并通过光纤传输到容器的底部。
光接收器则用于接收光信号,并由此计算液位的高度。
当光信号传输到光纤中时,它会发生全反射的现象。
在光线从光纤传导到液体中时,液体的折射率会影响到光的传播。
当液体的折射率和光纤的折射率不同时,光线会发生折射,一部分光线会被传播到液体中,而一部分光线则继续沿着光纤传播。
因此,液体的折射率会影响到光线的传输特性,从而可以间接地确定液位的高度。
为了确定液位的高度,光接收器会测量接收的光信号的强度。
当液位较低时,容器中的光纤段会被充满液体,导致光线传输到液体中的光量增加,光接收器接收到的光功率也会相应地增加。
当液位较高时,液体会使光线传播路径中液体段中的光量减少,从而光接收器接收到的光功率也会相应地减少。
据此,通过测量光接收器接收到的光功率的变化,可以确定液位的高度。
光纤液位传感器具有许多优点,如高精度、抗干扰能力强、体积小等。
它适用于各种液体的监测,包括化学品、水、石油等。
同时,光纤的柔韧性和可弯曲性也使得光纤液位传感器非常方便安装和操作。
此外,由于光纤可以远距离传输,因此可以实现长距离的液位监测。
然而,光纤液位传感器也存在一些局限性。
首先,由于液体对光的折射率的影响较小,对于透明度较高的液体可靠性较差。
其次,传感器的价格较高,导致成本增加。
最后,光纤的安装和维护需要一定的技术要求,操作相对较为复杂。
综上所述,光纤液位传感器通过利用光的全反射和折射原理,通过测量光的传输特性的变化来确定液位的高度。
光纤传感器的原理
光纤传感器的原理光纤传感器是一种基于光纤技术的传感器,能够将光信号转换为电信号,用于测量、监测和控制各种物理量。
它具有高精度、高灵敏度、抗干扰性强等优点,被广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗诊断等领域。
本文将介绍光纤传感器的工作原理及其应用。
一、光纤传感器的基本原理光纤传感器的基本原理是利用光的传播特性和传感物理量之间的相互作用来实现信号的转换。
光纤传感器由光源、光纤、光电探测器和信号处理电路等组成。
1. 光源:光源是产生光信号的装置,通常采用激光二极管或发光二极管。
通过控制光源的电流或电压,可以调节光源的亮度和光强。
2. 光纤:光纤是传输光信号的介质,通常由玻璃或塑料制成。
光纤具有高折射率和低损耗的特点,能够保持光信号的传播质量。
3. 光电探测器:光电探测器将光信号转换为电信号,常用的光电探测器包括光电二极管、光电倍增管和光电二极管阵列等。
光电探测器的选择取决于光信号的波长和强度。
4. 信号处理电路:信号处理电路用于放大、滤波和解调光电探测器输出的电信号。
根据不同的应用需求,信号处理电路可以包括模拟电路或数字电路。
二、不同类型的光纤传感器光纤传感器根据测量的物理量和工作原理的不同,可以分为多种类型。
下面将介绍几种常见的光纤传感器。
1. 光纤光栅传感器:光纤光栅传感器利用光栅结构对光信号进行调制和解调,实现对应变物理量的测量。
光纤光栅传感器可以测量温度、压力、应变、位移等参数。
2. 光纤陀螺仪:光纤陀螺仪是一种利用光纤的旋转效应实现角速度测量的设备。
它广泛应用于惯性导航系统、航天器姿态控制等领域。
3. 光纤压力传感器:光纤压力传感器利用光纤的弯曲效应来测量压力变化。
光纤压力传感器具有高灵敏度、快速响应、广泛测量范围等特点。
4. 光纤温度传感器:光纤温度传感器通过测量光纤的热导率或光纤中热致发光的变化来实现温度测量。
光纤温度传感器具有高分辨率、抗干扰性强等优点。
三、光纤传感器的应用领域光纤传感器具有广泛的应用领域,以下列举其中几个典型的应用。
几种液位(水位)控制的方法和使用注意事项
液位控制/水位控制的核心在于液位传感器,它决定了液位控制系统的可靠性、稳定性及使用寿命。
液位控制显示仪表做得好坏,可以起到景上添花的作用,可以增加很多功能,但并不是决定液位控制系统寿命的核心。
目前大部分液位传感器在清水中使用寿命最长。
一般一年多,好一点的两年,一般不超过三年,差的仅几个月。
在热水中绝大部分液位传感器不能使用,在污水中液位传感器的使用寿命会大打折扣。
所以,现有的液位自动控制系统使用寿命一般就是一两年,这和现代微电子技术的发展形成鲜明对比。
现代微电子技术如我们的冰箱彩电等使用寿命至少都在七八年以上。
因此我们有必要对现有液位传感器技术,如电极式、光电式、GSK/UQK/GKY、压力传感器、超声波传感器等的原理分析一下,这样我们就知道使用时该注意什么了。
一、电极式液位控制/水位控制原理电极式是最早的液位控制/水位控制方式,其控制原理很简单:因为水是导体,有水的时候两个电极间导电,交流接触器吸合。
图1.1为电极式在水中控制原理示意图。
但是电极在水中会分解而且会吸附很多杂质。
如果不及时清理,电极就会失去作用。
所以电极式液位传感器在清水中使用也只有几个月的寿命,在污水和热水中均不能使用。
电极式液位控制技术,简单便宜,但使用寿命较短。
为了弥补电极式液位控制技术的缺陷,人们想办法将电极和水分离出来,于是出现了干簧管,形成了UQK和GSK两种液位控制技术。
二、UQK液位控制/水位控制原理干簧管将电极触点密封在玻璃管内,接近磁铁,触点就会吸合。
所以人们在浮球里放一块磁铁和上、下两个干簧管,通过导线将浮球固定于水池中,如图2.1。
这就是UQK的液位控制/水位控制方式。
当水池无水的时候,浮球下垂,磁铁在下限干簧管处,故下限干簧管吸合。
当水池有水的时候如图2.2,浮球上翻,磁铁在上限干簧管处,故上限干簧管吸合。
将干簧管触点串接交流接触器,就可以控制水泵启动,见图2.3。
这种方式依靠水的浮力使浮球上下翻转,上限、下限间的距离依据导线的长度来决定。
压力测量仪表的分类
压力测量仪表的分类压力测量仪表是一种用于测量压力的设备,广泛应用于工业、科研、医疗等领域。
根据其工作原理和使用范围的不同,可以将压力测量仪表分为几个不同的分类。
第一类是机械式压力测量仪表。
这类仪表通过机械结构将受力转化为位移,并通过测量位移来确定压力值。
常见的机械式压力测量仪表有压力表和压力传感器。
压力表是一种直观、简单的测量仪表,通常由弹簧和指针组成,通过弹簧受力产生的位移来指示压力值。
压力传感器则是一种用于将压力转换为电信号的装置,常见的有应变片式传感器和电容式传感器。
第二类是液位式压力测量仪表。
这类仪表利用液体的压力作用来测量压力值。
液位式压力测量仪表通常由液体柱和刻度盘组成,通过读取刻度盘上的液位高度来确定压力值。
这种仪表具有结构简单、价格低廉的特点,常用于一些简单的压力测量场合。
第三类是电子式压力测量仪表。
这类仪表利用电子技术来测量压力值,具有精度高、响应快的特点。
常见的电子式压力测量仪表有压力变送器和压力传感器。
压力变送器是一种能够将压力信号转换为标准电信号输出的装置,常用于工业自动化控制系统中。
压力传感器则是一种能够将压力转换为电信号的装置,常用于科研和医疗领域。
第四类是无接触式压力测量仪表。
这类仪表利用无接触技术来测量压力值,具有非侵入性和高精度的特点。
常见的无接触式压力测量仪表有光纤传感器和激光干涉仪。
光纤传感器通过测量光纤中的光信号的变化来确定压力值,广泛应用于高温、高压和腐蚀性环境中。
激光干涉仪则利用激光干涉原理来测量压力值,具有极高的精度和稳定性,常用于精密测量和科学实验中。
压力测量仪表根据其工作原理和使用范围的不同,可以分为机械式、液位式、电子式和无接触式四个主要分类。
不同类型的压力测量仪表各具特点,在不同领域有着广泛的应用。
随着科技的不断进步和应用的不断拓展,压力测量仪表的分类和应用也会不断发展和完善,为各行各业的压力测量提供更准确、方便的解决方案。
液位传感器有哪些
液位传感器有哪些
液位传感器类型
1、浮筒式液位传感器
浮筒式液位变送器是将磁性浮球改为浮筒,液位传感器是根据阿基米德浮力原理设计的。
浮筒式液位变送器是利用微小的金属膜应变传感技术来测量液体的液位、界位或密度的,它在工作时可以通过现场按键来进行常规的设定操作。
2、静压式液位传感器
该变送器利用液体静压力的测量原理工作,它一般选用硅压力测压传感器将测量到的压力转换成电信号,再经放大电路放大和补偿电路补偿,最后以4~20毫安或0~10毫安电流方式输出。
3、浮球式液位传感器。
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2007 年第 5 期 光通信技术 "#$
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张 倩, 等: 压力式光纤液位传感器
构。选取大芯径 200μm 的多膜光纤, L1、L2 为两组探测 器发光光路; PD1、PD2 为接收反射光的光纤; 中间三根 为定位光纤。这种结构具有光强起伏补偿功能[1], 补偿
cm2)。由于高密度液体产生压力较高, 所以采用这种原
理测液位高密度液体的测量准确度比低密度液体要
高。
3 压力式光纤液位传感器
(1)压力膜微位移式光纤液位传感器 这种液位传 感器一般由压力应变膜与反射式光纤微位移探头构 成。压力应变膜通常是平面形的, 但对光纤微位移探 头来说, 平面形应变膜对常见液深( 如几米深) 压力产 生的位移太小, 如果应变 膜制作成波纹形状, 则可 极大地提高其响应灵敏度 及线形度。
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压力式光纤液位传感器
张 倩, 乔学光, 傅海威, 贾振安 (西安石油大学 光纤传感实验室, 西安 710065)
摘要: 压力式光纤液位传感器是根据液体高度不同产生的压强不同的原理来检测液位的。由于光纤具有 耐高温、耐腐蚀等优点, 因此压力式光纤液位传感器可以与液体接触, 这便使它具有了更为广泛的应用 前景。文章综述了六种压力式液位传感器, 并介绍了它们的原理、结构、特点和发展状况。 关键词: 光纤; 压力; 传感器; 光纤光栅 中图分类号:TP212.14 文献标志码:A
射模耦合以达到最佳耦合效果, 则产生峰值微弯灵敏
度, 即可获得最大探测灵敏度。
为了提高检测的灵敏度, 可将光纤盘绕成平面螺
旋状, 以增加作用长Байду номын сангаас, 这可以检测微小液面的变化。
(3)压力膜微位移光栅式光纤液位传感器 所谓光
栅结构就是明暗相间的条纹状透光板, 当两块板当完
全重合 放置时, 透光 率 为 50%; 一 块 板 的 暗 条 纹 与 另
的关系由式(1) 给出:
P=ρgH
(1)
式中 ρ是液体的密度, g 是重力加速度。如 10m 水(ρ=
1)深 处 的 压 强 为 1 个 大 气 压(9.81N/cm2=0.1MPa), 10m
石油(ρ=0.65)深处的压强为 0.65 大气压(6.377 N/cm2),
10m 盐水 溶液(ρ=1.3)压强等 于 1.3 个大气压(12.75 N/
如图 5 所示, 将一个弹性薄片材料作为 F- P 腔的 一个端面, 当压强作用在 F- P 腔这个端面时, 该端面 会产生弹性形变, 形变大小与此端面受到的上下压强 差有关。在液位测量中, 不同的液位高度使容器底部 具有不同的压强, 弹性薄片由于受此压强产生的形变 大小就与液位高度有关。弹性薄片的变形将使得 F- P 腔上下两个反射面间距改变, 即 F- P 腔的腔长发生改 变。当相干光入射到 F- P 后, 反射回的输出光由于腔 长改变使干涉输出的光强发生相应变化, 测量输出光 能量就可得到相关压强大小,即可计算得到液位高度。
P re s s ure type optica l fibe r fluid pos ition s e ns or s umma ry
ZHANG Qian,QIAO Xue-guang,FU Hai-wei,JIA Zhen-an (Optical Fiber Sensing Laboratory, Xi'an Shiyou University, Xi'an 710065, China)
1 引言
由 于 液 位 测 量 中 被 测 介 质 种 类 繁 多 、介 质 的 物 理 化学性质极 其 复 杂 、现 场 工 作 条 件 恶 劣 等 , 因 此 出 现 了各种各样的液位传感器, 这些液位传感器的测量原 理和方法各有其优缺点。与传统的液位传感器相比, 光纤液 位传感器具 有如下优 点 : (1)耐 高 温 高 压 、抗 电 磁干 扰、抗环境噪 声、抗 电 气 绝 缘 性 好 , 在 易 燃 、易 爆 环 境下安全可 靠; (2)频带宽、动 态范围 广 , 灵 敏 度 高 ; (3)便于远距离测量和控制; (4)体积小、质量轻、安装简 单、造价低。
1 外壳; 2 导油管; 3 密闭腔; 4 应变片; 5 重油; 6 外应变片; 7 保护盖; 8 光纤布喇格光栅 图 6 光纤布喇格光栅连续型液位传感器结构
的一端涂黑吸收透射光; 另一端通过外壳 1 延伸出去 将输出信号送往光电探测器, 探测器获得的信号, 由 电路处理给出液位结果。
利用应力片的微弯量感应容器内液体压强的原 理, 使光纤光栅受压而弯曲改变光纤光栅的光栅常 数, 从而改变反射光的波长, 波长移动量与光纤光栅 所受应变量呈一定比例关系。该装置的探头部分采用 小巧紧凑的全光学结构, 无需电磁转换电路, 抗干扰 性能特别好, 监测精度高, 安全可靠, 结构简单, 特别 适用于易燃易爆场所的流体压强或液位量检测。
光纤变形, 进而影响光纤中传输光强度的一种液压型
光纤液位传感器。该传感器[4]的核心部分是 光纤变形
器, 如图 2 所示。传感探头由应力微弯变形调制器和
传输光纤构成, 位于测量管底部。由光源发出的光经
过扩束镜, 会聚注入多模光纤。包层中的非引导模由
脱模器去掉, 然后进入微弯变形器。当传感器探头置
于液体中后, 变形器受到大气压与液体压力的作用,
Abs tra ct:The pressure type optical fiber fluid position sensor is the intensity of pressure different principle which highly differently produces according to the liquid examines the fluid position . Because the optical fiber has thermostablly, is anti-corrosive and so on the merit, therefore the pressure type optical fiber fluid po- sition sensor was allowed with the liquid contact, this then enable it to have the more widespread application prospect. Ke y words :optical fiber;Pressure;sensor;fiber grating
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张 倩, 等: 压力式光纤液位传感器
图 5 光纤 F- P 腔传感头结构
的传输和接收, 与一般的压力传感器相比, 这种光纤 F- P 腔传感器更适用于进行液位测量。这种传感器特 别适合用于储液罐液位的精确测量, 它属于一种压力 型光纤液位传感器, 根据不同液体高度产生的不同压 强的原理来检测液位。
从而使光纤的微弯程度产生变化, 影响光纤的传输功
率, 不同液面高度对变形器产生不同压力, 与之对应
可以得到不同的光纤传输功率, 通过探测器测出其变
化就可以得出液面的高度。
光纤中传导模式数与变形器周期的关系为:
Λ= M d
(2)
m π!Δ
式中 Λ为变形器周期, M、m 为模式数, d 为光纤芯径。
利用式(2)来选择变形器的变形周期, 使最高阶模与辐
经一系列的计算软件处理之后得出被测信号的
表达式为:
" # β= i11 /i21 - i12 /i22 sin i11 /i21 +i12 /i22
2πCLSe P λS0
(4)
从 式(4)中 可 以 看 出, 值 与 光 源 发 光 功 率 的 变 化 、光 纤 传
输损耗、探测器响应度(包括放大器增益)无关, 仅与被
(6)光纤布喇格 光 栅( FBG) 法 液 位 传 感 器 图 6 是 一 种 用 光 纤 Bragg 光 栅(FBG)作 应 变 传 感 测 量 液 位 的 结构示意图。光纤光栅应变传感器由一个圆柱状腔壳 3、腔壳上的应力片 4 及固定在其上的光纤 Bragg 光栅 8 所组成。应力片 4 上面是充满重油的腔室 5, 重油腔 室上面应力片 6(外层应力片)与外界液体相接触, 把外 面液位深处的压强经由重油腔传递到内层应力片上。 重油腔两侧有两个小孔 2, 供充重油时排除空气, 最后 用两个堵塞密封。光纤 Bragg 光栅沿直径方向嵌在应 力片上, 并用环氧胶 GHJ- 01(Z)固定。光纤 Bragg 光栅
一块的明条纹完全重合时, 透光率为零。这样的两块
光栅板可以实现光传输 0 ̄50%的调制。这种结构检测
微位移有很高的灵敏度。
图 3 为光栅反射式光纤液位传感器。由光纤输出
端自聚焦透镜输出的光束是平行光束。当反射动栅有
一位移 Δx 时, 反射回光纤的光通量的改变量 ΔΦ为:
ΔΦ=I0ml1Δx
(3)
式中 m 为光栅条数, Δx 为反射 动栅的位移 , l1 为光栅
面 , 另 一 个 腔 面 为 其 他 材 料(如 硅), 用 来 传 感 液 位 高
度[6]。由于这种结构只使用一根光纤就 可实现光能 量
图 2 利用光纤微弯特性 制成的光纤液位传感器
图 3 光栅反射式光纤液位传感器
()* 光通信技术 2007 年第 5 期
(a)
(b)
图 4 应力双折射压力式光纤液位传感器
镜具有对称结构, 从而使各光纤之间的耦合效率受波
长漂移、温度变化等不利因素的影响可得到补偿, 进
而保证整个系统的长期稳定性。S1、S2 分别为信号光源 和参考光源, P 为起偏器, PEM 为光弹材料, WP 为 波
片, D1 和 D2 为两个 PIN 光电探测器。S1、S2 由计算机控 制交替发光。