光纤液位计的原理及特点

　　光纤传感是光纤成功地应用于通讯之后,于70年代末发展起来的一项高科技技术。一经问世,就以安全防爆、准确度高、可远距离传输、不怕腐蚀、抗电磁干扰等独特的优点深得人们的青睐,在石油、化工、核工业等领域某些传统传感器不便应用的场合,往往可准确方便地进行各种物理量的测量。

　　1.光纤液位计测量原理

　　(1)整体系统

　　光纤液位计分常压型与带压型两种。它们都是利用力平衡原理实现液位的检测。所不同的是常压型是由钢丝绳直接与浮球相连,而带压型是通过磁力耦合系统带动磁锤上下运动。机械检测系统与光学编码室完全隔离。下面重点介绍带压型的工作原理。

　　系统由测量单元(包括浮球、钢丝绳、重锤、导向轮、绳轮、磁力耦合器等机械部分)、光纤传感器、光电转换器、二次仪表及光缆组成,工作原理如图所示。

　　通过浮球(或磁力浮球系统)将被测液位信号变为计量绞轮的准确转动,并由此带动光纤传感器中的光学编码器,使液位每上下运动1mm就有脉冲信号,再经放大整形、可逆判向等处理显示出液位,同时输出标准电信号或RS-232C标准计算机接口进入计算机罐区管理系统。

　　整套系统由五部分组成,磁力耦合检测系统和光纤传感器两部分安装在易燃易爆的工作现场,光电转换系统、二次仪表和计算机系统安装在安全的控制室内。现场和控制室之间液位信息的传递由光缆连接,做到罐内无电检测、本质安全防爆。

　　(2)磁力耦合检测系统

　　磁力耦合检测系统跟踪液位变化的磁性浮球通过与隔压导管内的磁锤的相互作用,驱动和磁芯绳索连接的滑轮旋转,将液位的上、下运动转换成光学编码盘的旋转,测出光学编码盘旋转的角度和方向,也就可确定球罐中液位的高度。

　　(3)光纤传感系统

　　光纤传感系统主要由磁轮、光学编码盘绞轮和光纤探头组成。光学编码盘是一个沿圆周编有信息码的薄盘,材质为1Cr18Ni9Ti,它与磁轮同轴,密封在光盘室中,完全与环境隔离。

　　(4)光电转换及二次仪表部分

　　光电转换器与现场的光纤液位计由四芯铠装光缆相连。其中两芯为用红外发光二极管LED发出的二套光电转换器光源,发出稳定的连续光分别给A、B探头。两套光电转换器件将另外两芯光纤传来的光信号变为电信号,并在专用屏蔽盒内进行信号处理,转化成标准的CMOS电压信号送给二次仪表。经光电转换和整形放大处理后送入二次仪表的液位信号,在二次表内经处理后送入单片机。在单片机内完成可逆判向逻辑处理等功能,由LED显示出液位。