專利名稱：光纖濃度計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種濃度計，尤其涉及一種側(cè)量兩相液體濃度檢側(cè)的光纖濃度計。
現(xiàn)常用的微波阻抗法原油濃度側(cè)試儀，它是可對原油濃度及原油與水的界面進(jìn)行測量的儀器，但測量精度不高，其主要存在問題是；在微波阻抗法測量中，微波進(jìn)入水油，其波的反射能量差別級大，水的反射能量遠(yuǎn)大于油的反射能量，所以由其差值就可得知原油的濃度，但是水的反射強(qiáng)度又受到水的介電常數(shù)隨溫度而變化的影響，由此可見溫度的變化將直接涉及測量精度。此外，流速的變化也會影響反射強(qiáng)度，也直接影響測量精度。而原油在傳感器探頭表面的粘結(jié)污害也會使側(cè)量精確度受到影響。
本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計一種光纖濃度計，它不受溫度、流速的影響，測量精度高，且抗電磁干擾強(qiáng)，維護(hù)方便。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種光纖濃度計，包括計算機(jī)，由光源光纖組、測試光纖組成的光纖探頭，與測試光纖組連接的光電接口電路，與光電接口電路連接的放大器，與放大器輸出連接的電壓頻率電路，其特征在于所述的測試光纖組包括A光纖組和B光纖組，分別順序連接光電接口電路、放大器和電壓頻率電路后接計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理器；所述的光源光纖組與電光接口電路輸出耦合，還包括一光信號反饋電路、一光電接口電路、一放大器和一電壓頻率電路，光電接口電路與電光接口電路耦合，放大器接光由接口電路輸出，放大器輸出一路接光信號反饋電路，輸出另一路接電壓頻率電路，光信號反饋電路輸出按電光接口電路，電壓頻率電路輸出接計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理器。
由A、B測試光纖的電壓頻率電路輸出的頻率信號FA、FB，由光源光纖(用C表示)的電壓頻率電路輸出的頻率信號FC均輸至計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理器，由固化于計算機(jī)中軟件進(jìn)行 或 計算，并由顯示器顯示。
上述光纖濃度計的優(yōu)點(diǎn)是；測量正確性不受溫度、流速影響，不受電磁干擾，所以測量精度高，抗干擾性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便。
上述濃度計的工作原理是利用光纖對不同液體的后向散射強(qiáng)度的不同，使其經(jīng)光/電接口后所得的電量不同，將此電量轉(zhuǎn)化為頻率量，然后通過計算機(jī)中軟件計算即可得所需測試值。
下面我們以實(shí)施例及附圖，對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)予以詳細(xì)敘述。


；圖1光纖濃度計方框原理圖；圖2光纖濃度計與其傳感器組合的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3電/光(E/O)接口電路圖；圖4帶有反饋控制的電/光(E/O)接口電路圖；圖5光/電(O/E)接口電路圖；圖6放大、電壓/頻率電路之一；圖7放大、電壓/頻率電路之二；圖8光纖傳感器中探頭部分的光纖排列示意圖；圖8A為同心圓光纖排列之一；圖8B為同心圓的光纖排列之二；圖8C為半圓對半圓的光纖排列；圖8D為行與行相間排列的光纖；圖8E為光纖無規(guī)則排列；實(shí)施例；在上述光纖濃度計中，如圖1所示，10為光纖探頭，光纖探頭內(nèi)至少有兩個光纖組，一個為光源光纖組C，至少由一根光纖組成；另一個為測試光纖組，由光纖組A或由光纖組A，光纖組B組成。101為與測試光纖組A耦合的光電O/E接口電路，102為放大器AA，103為電壓頻率VA/FA電路。104為與測試光纖組B耦合的光電O/E接口電路，105為放大器AB，106為電壓頻率電路VB/FB。107為向光源光纖C送光信號的電光E/O接口電路，是一恒流源電路，108為光信號反饋電路AD，109為光電O/E接口電路，耦合得到光源信號，110為放大器AC，111為電壓頻率VC/FC電路，由103、106、111輸出的頻率信號經(jīng)20送計算機(jī)處理。
1、其E/O接口電路如圖3所示，其中圖3為由三極管T1、穩(wěn)壓管W1、、發(fā)光管G1及電阻R1、R2所組成的恒流源；
2、其O/E接口電路如圖5所示為一光電器件，它由光電管G11、放大器A1(RS308—067)及電阻R11、R12組成，其中G11的兩端與放大器A1的輸入端相接；3、其放大、電壓/頻率(V/F)電路可分別參見圖6、7，其中圖6放大器，AA、AB、AC選用AD620儀用放大器，放大器的輸入端與O/E接口電路的輸出端相接，放大器的輸出端與V/F電路的輸入端相接，V/F的輸出端與計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理器相接，V/F選用1311；圖7中所示線路與圖6基本相同，只是其放大電路選用TL027，而其相關(guān)元件因選用放大器件不同而相應(yīng)有些改變而已，F(xiàn)為脈沖信號。
4、為了使測量精度更好，必須使光源具有很好的穩(wěn)定性，為此，如圖4所示，將光源部分E/O的接口電路中接入一反饋電路，以此去控制E/0電路控制極，B為接入的光反饋電信號。該反饋電路為一由三極管T2、穩(wěn)壓管W2及電阻R5、R6、R7所組成的放大器AD，其T2的控制極與放大器A0的輸出端相接，放大器AD的輸出端與恒流源的穩(wěn)壓管W1一端相聯(lián)接，穩(wěn)壓管W1另一端與T1的控制極相接。
5、光纖探頭，是本測試儀的一個重要組成部分，它根據(jù)所測物不同，可采用不同的光纖探頭，下面列舉幾種不同光纖探頭。
(1)測量水中含油濃度的光纖探頭，其光纖組中的光纖按同心圓排列。
①圖8A其所示為；光源光纖C為中心1根光纖，測試光纖組A、B為二圈同心圓光纖組，它們各由8根光纖所組成；②圖8B其所示為；中心4根光纖組成光源光纖C，內(nèi)圈由9根光纖組成測試光纖組A，外圈由10根光纖組成測試光纖組B；②測量油中含水濃度，光纖組為對稱式排列，見圖8C、8D。
①在圖8C中，光源光纖組C與測試光纖組B各占半邊圓，且每半邊的12根光纖均由中心向外對稱排成3列，且每列的光纖數(shù)均為5、4、3。
②在圖8D中光源光纖C與測試光纖組A共為5行，且兩者相間排列；(3)由全油到全水的測量。
由圖8E所示，其光源光纖組C的光纖數(shù)與測量光纖組A的光纖數(shù)相等，但光纖為無規(guī)則的排列。
由上述實(shí)施例中的以頻率信號表示的電壓值，經(jīng)計算機(jī)計算其濃度百分比 即可得。
6、圖2所示為光纖濃度汁與傳感器的組合結(jié)構(gòu)，其中21為探頭端面，22為光纖束探頭，23為鎖緊螺母，24為光纖束，25為光纖保獲器，26、26’、26”均為光分路器(A、B、C)，27、27’為光探測器(A、B)，由此可見，本濃度計可解決溫度、流速等造成誤差影響，測量精度高，且結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，仍是一種很好的濃度測量儀。而且它可根據(jù)被測物是水中含油、還是油中含水、還是全油到全水而方便地更換不同的光纖探頭得到系列產(chǎn)品。此外，本發(fā)明人還設(shè)法在光纖探頭上涂上一層特殊涂劑，可使探頭免遭污害，而使本測試儀更為完美。
權(quán)利要求1.一種光纖濃度計包括有光纖探頭，E/O接口電路、O/E接口電路、光耦合器、放大器、U/F電路、計算機(jī)，其特征在于光纖探頭內(nèi)至少有二個光纖組，一個為光源光纖組，它至少一根光纖所組成，另一個為由光纖組A或光纖組A、B所組成的測試光纖組，且光纖組的光纖按程序排列，光源光纖組通過耦合器與恒流源E/O接口電路相耦合，而E/O接口電路中的光信號又經(jīng)O/E接口電路C及與及接口電路輸出端相接的放大器AC、電壓/頻率電路VC/FC而將輸出頻率FC輸至計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理器，測試光纖組A、B由E/O接口電路A、B輸出的電信號放大器VA、VB電壓/頻率電路VA/FA VB./FB、而將輸出的頻率信號FAFB輸至計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理器，由固化于計算機(jī)中軟件進(jìn)行 計算，并由顯示器顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖濃度計，其特征在于所述的電光接口電路是由三極管T1、穩(wěn)壓管W1、發(fā)光管G1及電阻R1、R2構(gòu)成的恒流源電路；所述的光信號反饋電路由電阻R5、R6、R7、電位器R4、三極管T2、穩(wěn)壓管W2連接構(gòu)成；G1正端、R1一端、R3一端并接電源正端，G1負(fù)端接T1集電極，R1另一端接T1基極和W1負(fù)端，T1發(fā)射極接R2一端，R2另一端和W1正端接T2集電極，T2基極接R5一端和R7一端，T2發(fā)射極接R6一端、R5另一端接R4調(diào)節(jié)端，R3另一端接R4一端和W2負(fù)端，R6另一端、R4另一端和W2正端接地端，R7另一端接光反饋電信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖濃度計，其特征在于所述的光電接口電路由集成放大器A1、電阻R11、R12、光電管G11連接構(gòu)成，A1負(fù)輸入端接G11正端和R12一端，A1正輸入端接G11負(fù)端和R11一端，R12另一端接A1輸出端，R11另一端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖濃度計，其特征在于與光電接口電路輸出連接的放大器是集成片AD620或TL720；所述的電壓頻率電路是集成片1311。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖濃度計，其特征在于所述的與光纖探頭中光源光纖組是設(shè)于中心位置處的一根光纖，測試光纖組A、B分別由8根光纖組成，并分別圍繞中心位置光源光纖成兩個同心圓分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖濃度計，其特征在于所述光纖探頭中光源光纖組是分布在中心位置處的一根光纖，測試光纖組A、B分別由九根光纖和十根光纖組成，并分別圍繞中心位置光源光纖成兩個同心圓分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖濃度計，其特征在于所述光纖探頭中的光源光纖組和測試光纖組B是分別按5、4、3成3列分布在各半個圓中的十二根光纖。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖濃度計，其特征在于所述光纖探頭中的光源光纖組和測試光纖組A是按行間隔分布的，光源光纖組為二行，測試光纖組為三行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖濃度計，其特征在于所述光纖探纖探頭中的光源光纖組與測試光纖組的光纖數(shù)相同，并為無規(guī)則分布。
專利摘要一種光纖濃度計它由光纖探頭、E/O接口電路、O/E接口電路、光耦合器放大、U/F電路及計算機(jī)所組成，其特征在于光纖探頭內(nèi)設(shè)有按一定程序排到的1個光源光纖組、1-2個測試光纖組所組成。本濃度計測量精度不受溫度、流速等影響，測量精度高，抗電磁干擾性好，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便。
文檔編號G01N27/26GK2225049SQ9421205
公開日1996年4月17日 申請日期1994年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月25日
發(fā)明者劉瑞復(fù) 申請人:劉瑞復(fù)