專利名稱：一種浮筒式光纖液位計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖傳感領(lǐng)域，特別是一種浮筒式光纖液位計。
背景技術(shù)：
高精度的液位測量在許多工業(yè)現(xiàn)場中發(fā)揮著非常重要的作用，廣泛應(yīng)用于土木、 石油化工、電力、水利水電等工程領(lǐng)域中。目前，應(yīng)用較為廣泛的液位計多為電子類液位計， 例如磁致伸縮液位計、電容式液位計、超聲波液位計等，這些液位計都具有一定的局限性， 例如在強(qiáng)電磁干擾、易燃易爆、雷擊幾率較大的惡劣環(huán)境中應(yīng)用的長期穩(wěn)定性和可靠性不好。近十幾年來，由于光纖光柵傳感技術(shù)的快速發(fā)展，更由于光纖光柵具有抗電磁干擾、抗雷擊、能在易燃易爆環(huán)境中應(yīng)用、長期可靠性和穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在液位測量領(lǐng)域中受到越來越多科技工作者的青睞。2002 年，焦明星等人在 International Symposium on Precision Mechanical Measurements (ISPMM'2002)會議論文中建立了一種浮筒式光纖光柵液位計模型，并進(jìn)行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)。該方案中，具有兩個明顯的缺點(diǎn)1)光纖光柵被直接浸入待測液體中。這既不利于光纖光柵的保護(hù)，也不便于現(xiàn)場安裝，更不利于產(chǎn)品化；幻用彈簧來平衡浮筒的重力。彈簧的兩個掛鉤可以相對旋轉(zhuǎn)，浮筒很難達(dá)到平衡， 導(dǎo)致長期穩(wěn)定性和可靠性不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高精度、結(jié)構(gòu)簡單的浮筒式光纖液位計，來解決現(xiàn)有技術(shù)中長期穩(wěn)定性和可靠性不理想等技術(shù)問題。本發(fā)明的這種浮筒式光纖液位計，由一個保護(hù)筒、一個光纖光柵、一個膜片固定筒、一個硬芯膜片、一個安裝基座、一個浮筒和一個鎧裝光纜組成。其中，所述的硬芯膜片是由彈性材料通過精密機(jī)械加工而成的，其中一側(cè)的硬芯為光纖膜片固定處，用于固定所述的光纖光柵一端的尾纖，而另一側(cè)硬芯為所述浮筒連接孔，用于膜片與所述的浮筒的連接。本發(fā)明的浮筒式光纖液位計制作的基本操作步驟如下1)將光纖光柵一端尾纖利用現(xiàn)有技術(shù)固定在光纖膜片固定處；2)將硬芯膜片的周邊利用現(xiàn)有技術(shù)固定在膜片固定筒上的相應(yīng)位置，并進(jìn)行密封測試；幻經(jīng)預(yù)拉伸后，將光纖光柵另一端的尾纖固定在膜片固定筒上的光纖固定筒固定處；4)保護(hù)筒和安裝基座分別通過螺紋與膜片固定筒密封裝配在一起力)尾纖利用鎧裝光纜保護(hù)，并利用密封膠進(jìn)行密封；6)浮筒通過掛鉤與硬芯膜片在所述的浮筒連接孔連接在一起。進(jìn)一步的，所述的硬芯膜片的材質(zhì)可以為不銹鋼、青銅的一種或其它良好的彈性材料。進(jìn)一步的，所述的硬芯膜片既可以是平膜片，也可以是波紋膜片，也可以是波紋
3管、膜盒等彈性元件。進(jìn)一步的，所述的光纖光柵也可以是光纖F-P腔、鋼弦等敏感元件。進(jìn)一步的，所述的浮筒，既可以是圓柱形，也可以是長方形，或者其它形狀。進(jìn)一步的，通過改變所述的硬芯膜片的尺寸參數(shù)、材料參數(shù)以及所述的浮筒的尺寸參數(shù)及其形狀，可以實(shí)現(xiàn)光纖液位計液位靈敏系數(shù)的調(diào)整。本發(fā)明的基本工作原理是待測液位發(fā)生變化時，浮筒所受的浮力發(fā)生改變，引起施加在硬芯膜片上的集中力的變化，進(jìn)而引起膜片硬芯的微位移，使光纖光柵受到拉伸或者壓縮，從而引起光纖光柵的中心反射波長的移動，通過探測光纖光柵的中心反射波長的移動量，即可檢測到待測液位的變化信息。本發(fā)明和已有技術(shù)相對比，其效果是積極和明顯的。本發(fā)明利用硬芯膜片來代替彈簧，由硬芯膜片來平衡浮筒的重力，使液位計更易于平衡；并將光纖光柵放置于保護(hù)筒中，與待測液體隔開，避免了光纖光柵被腐蝕性液體腐蝕，更易于產(chǎn)品化。這些都更利于這種浮筒式光纖液位計長期穩(wěn)定性和可靠性技術(shù)指標(biāo)的提高。


圖1是本發(fā)明的浮筒式光纖液位計的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-保護(hù)筒；2-尾纖；3-光纖光柵；4-膜片固定筒；5-硬芯膜片；6_浮筒； 7-浮筒連接孔；8-安裝基座；9-光纖膜片固定處；10-光纖固定筒固定處；11-密封膠； 12-鎧裝光纜。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明的具體實(shí)施作詳細(xì)說明如圖1所示，本發(fā)明的浮筒式光纖液位計，由一個保護(hù)筒1、一個尾纖2、一個光纖光柵3、一個膜片固定筒4、一個硬芯膜片5、一個浮筒6、一個安裝基座8、和一個鎧裝光纜 12組成。其中，所述的硬芯膜片5是由彈性材料通過精密機(jī)械加工而成的，其中一側(cè)的硬芯為所述的光纖膜片固定處9，用于固定所述的光纖光柵3 —端的尾纖，而所述的硬芯膜片5 的另一側(cè)硬芯為所述的浮筒連接孔7，用于與所述的浮筒6的連接。具體地，本實(shí)施例的制作過程是1)先將所述的光纖光柵3的一端尾纖利用現(xiàn)有技術(shù)固定在所述的硬芯膜片5上所述的光纖膜片固定處9;2)將所述的硬芯膜片5的周邊利用現(xiàn)有技術(shù)固定在所述的膜片固定筒4上的相應(yīng)位置，并進(jìn)行密封測試；3)將所述的光纖光柵3預(yù)拉伸后，利用現(xiàn)有技術(shù)將所述的光纖光柵3的這一端的尾纖固定在所述的膜片固定筒4上所述的光纖固定筒固定處10 ；4)將所述的保護(hù)筒1通過螺紋與所述的膜片固定筒4密封裝配在一起；5)所述的尾纖2用所述的鎧裝光纜12保護(hù)，并用所述的密封膠11做好與所述的保護(hù)筒1之間的密封措施；6)將所述的安裝基座8通過螺紋與所述的膜片固定筒4密封裝配在一起；
7)所述的浮筒6通過掛鉤與所述的硬芯膜片5在所述的浮筒連接孔7連接在一起。本發(fā)明的實(shí)施例的工作過程是將本發(fā)明所述的浮筒式光纖液位計通過所述的安裝基座8牢靠固定在殼體或者不動的基礎(chǔ)物上，而將所述的浮筒6下面的一部分放置在待測液體液面以下時，這樣，待測液位發(fā)生變化時，所述的浮筒6所受的浮力發(fā)生改變，引起施加在所述的硬芯膜片5上硬芯處的集中力的變化，進(jìn)而引起所述的硬芯膜片5的硬芯發(fā)生微位移，使所述的光纖光柵3受到拉伸或者壓縮，從而引起所述的光纖光柵3的中心反射波長的移動，通過探測所述的光纖光柵3的中心反射波長的移動量，即可檢測到待測液位的變化信息。
權(quán)利要求
1.一種浮筒式光纖液位計，由一個保護(hù)筒、一個光纖光柵、一個膜片固定筒、一個硬芯膜片、一個安裝基座、一個浮筒、和一個鎧裝光纜構(gòu)成，其特征在于所述的硬芯膜片兩側(cè)分別設(shè)置有光纖膜片固定處和浮筒連接孔，其周邊利用現(xiàn)有技術(shù)密封固定在所述的膜片固定筒上；所述的光纖光柵和所述的浮筒分別連接在所述的硬芯膜片的兩側(cè)，并都在所述的硬芯膜片的中心軸線上。將所述的光纖光柵的一端固定在硬芯膜片的光纖膜片固定處，預(yù)拉后，將另一端固定在所述的膜片固定筒的光纖固定筒固定處；所述的保護(hù)筒和所述的安裝基座分別通過螺紋與所述的膜片固定筒連接在一起，而所述的尾纖用所述的鎧裝光纜保護(hù)，并采取密封措施；并將所述的浮筒通過掛鉤懸掛在所述的硬芯膜片的浮筒連接孔中。
2.如權(quán)利要求1所述的浮筒式光纖液位計，其進(jìn)一步特征在于所述的硬芯膜片，既可以是平膜片，也可以是波紋膜片，也可以是波紋管、膜盒等彈性元件。
3.如權(quán)利要求1所述的浮筒式光纖液位計，其進(jìn)一步特征在于所述的光纖光柵也可以是光纖F-P腔、鋼弦等敏感元件。
4.如權(quán)利要求1所述的浮筒式光纖液位計，其進(jìn)一步特征在于所述的浮筒，既可以是圓柱形，也可以是長方形，或者其它形狀。
5.如權(quán)利要求1所述的浮筒式光纖液位計，其進(jìn)一步特征在于通過改變所述的硬芯膜片的尺寸參數(shù)、材料參數(shù)以及所述的浮筒的尺寸參數(shù)及其形狀，可以實(shí)現(xiàn)光纖液位計液位靈敏系數(shù)的調(diào)整。
全文摘要
一種浮筒式光纖液位計，由一個保護(hù)筒、一個光纖光柵、一個膜片固定筒、一個硬芯膜片、一個浮筒、一個安裝基座、和一個鎧裝光纜組成。光纖光柵和浮筒分別連接在硬芯膜片的兩側(cè)，并都在硬芯膜片的中心軸線上。這樣，待測液位變化時，浮筒所受的浮力發(fā)生改變，引起施加在硬芯膜片上硬芯處的集中力的變化，進(jìn)而引起硬芯膜片的硬芯發(fā)生微位移，使光纖光柵受到拉伸或者壓縮，從而引起光纖光柵的中心反射波長的移動，通過探測光纖光柵的中心反射波長的移動量，即可檢測到待測液位的變化信息。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性和可靠性高。
文檔編號G01F23/64GK102288261SQ201110200898
公開日2011年12月21日 申請日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者趙恩國 申請人:趙恩國