光纤油罐油位计

　　光导纤维(简称光纤)传感器，是当前参数测量中的一项新技术。它有一些独特优点，信号不受电磁场的干扰、绝缘性能好、耐腐蚀、安全防爆。因而在某些特殊场合下(如高电压、易燃、易爆对象、强电磁场千扰场合)用它来测量参数，是一种很理想的手段，我们研制了一套光纤油罐油位计，介绍如下。整套油位计如图一所示。它由三部分组成:油位机械传动部分，光路部分及电子线路部分。

　　1.油位机械传动部分

　　其作用是把油位的变动信号转换为光脉冲信号。它由浮子、重锤、钢索、导向滑轮及齿盘组成(图一左边示)。当油位变动时，浮子跟随其变动，油位上升，浮子也上升，重锤下降，经钢索带动齿盘顺时针方向转动，齿盘上下两边装有两对导光索，而且齿盘设计成油位变动1cm，齿盘转过一个齿，即切断一次光路(输出一个光脉冲)，故本油位计的最小读数为1cm。

　　2.光路部分

　　由两对导光索、光源及光敏元件组成，这里采用两对导光索的原因，是为了提供可逆计数器的加、减法控制指令，使油位上升时做加法计数，下降时做减法计数。两对导光索在齿盘上的相对位置是这样的，它们相对于齿边仅差一点很小的距离，即当齿盘转动时，若a导光索由不通而开始通，那么b导光索差很小的一段时间△t也跟着通，这就是说，若光敏元件感受到光脉冲，那么紧跟着b光敏元件也将感受到光脉冲(这里注意的是:不是同时，而是先后，但先后的时间差△t很小)。这样安排的目的，非但能判断油位的升降(加，减法指令)，而且能消除油位在某些特定位置下波动所造成的误差。

　　3.电子线路部分

　　由光一电脉冲转换电路、放大电路、逻辑电路及可逆计数显示电路组成。前二部分如图二所示，光脉冲经光敏元件及光一电脉冲转换电路转换为电脉冲信号，再经二级放大送入逻辑电路，图三所示为逻辑电路，由10个与非门及1个或门组成，其工作过程如下。

　　设开始时，两对导光束的光路都处于关断状态，(即都被齿隔断)，这时放大器输出低电位，与非门1及1′的a及b输入端都是低电位(即“0”状态)，当油位上升时，齿盘顺时针转动，若a导光束通，b导光束还没通，与非门l的a输入端由“0”→“1”(低电位变到高电位)。这时各门的输入输出状态如表中第1项表示。由表可见，门6输出为高电位，它去可逆计数器加减法控制端，使其准备做加法，齿盘继续顺时针转动，使导光束b也通，这时各门的输入输出状态由表中第Ⅱ项所示，门3由于b输入端“0”→“1”，故输出也由“1”→“0”，经门4使或门输出由“0”→“1”，此信号去可逆计数器的计数输入端而使计数器加1(表示油位上升1cm);齿盘继续顺时针方向转动，使导光束a不通，表第Ⅲ项示，门6输出低电位，可逆计数器准备做减法;齿盘继续顺时针转动，使a，b两对导光束都不通，表第Ⅳ项示，齿盘再顺时针转动，则重复上述过程。若油位下降，则齿盘逆时针方向转动，这时b导光束先通，a后通，b信号控制可逆计数器做减法，而a提供计数脉冲信号，其过程与上述相似，不再重复。电子线路除上述几部分外，还有予置数电路(设有予置数按钮)，作为油位计启动时使用。整套油位计的元件是采用CMOS集成电路，因而组装容易，体积小巧，工作可靠。