浅析光纤液位传感器的工作原理和探测液位的过程

传感器

传感器大家比较熟悉，可以解释为能够将某一被测物理量（如速度、温度、声、光等）变换成便于传送和处理的另一物理量（通常为电量）的器件或装置（常常被称探头或探测器）。

很容易理解，光纤传感器是将光源入射的光束经由光纤使光的光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化，经解调后获得被测参数。本期介绍的内容光纤液位传感器就是通过探测光纤出射的光强，得出液位信息。

光纤液位传感器

通过图1可以看到光纤液位传感器的原理：  

图1 光纤液位传感器的工作原理

图1中，光纤激光器输出强度调制的光耦合进入光纤，在没有液体的情况下，在尾部通过全反射输出到光电接收器，然后到示波器。当液体接触到光纤时，全反射条件不满足，主要的光折射进入到液体中，没有光输出进入到光电探测器，因此示波器上没有信号。

光纤液位传感器的制造难点在于两根光纤尾部要去掉包层后粘接到一起，还要磨出45°圆锥，工艺难度很大。

光纤液位传感器的优点是：

1、能用于易燃、易爆的设施环境中；

2、探头尺寸小，可用于检测微量液体；

3、从检测到液体到检测信号输出响应时间短；

4、探头材料是光纤玻璃，抗化学腐蚀性好；

5、稍加改造，可以检测两种（油、水等）液体界面；

6、安装容易，而且价格相对低廉。

油罐传统的测量方法如图2所示：

图2 油罐的液位测量

其工作原理是在力平衡机构的作用下，浮球把感测到的液位的变化量，通过钢丝绳传递给测量装置内的磁偶合器，实现液位的检测，精度比较低。而使用图1的光纤液位传感器，非常方便并且可以实现高精度测量。

光纤传感器是近些年出现的应用新技术，可以用来测量多种物理量，比如声场、电场、压力、温度、角速度、加速度等，还可以完成现有测量技术难以完成的测量任务。在狭小的空间里，在强电磁干扰和高电压的环境里，光纤传感器都显示出了独特的能力。目前市场上商业化的光纤传感器就有70多种供使用。

审核编辑：刘清