光纤油轮液位测试仪

　　一、引言

　　光纤油轮液位测试仪是为测量油轮油舱原油液位高度而研制的，它由光纤液位传感器、光纤温度传感器、传输光纤及二次仪表组成，其工作原理简述如下:光源(安放在油轮的安全区内)发出的光经传输光纤进入光纤液位传感器中(传感器安放在油舱底部离光源的距离为几十米至几百米)，液位传感器输出反映液位高度的光信号，液位信号通过传输光纤进入光电转换器件上(安装在油轮安全区内)，经二次仪表运算后显示并打印出油舱中原油液位高度。由于传感器输人输出信号均是光信号，因此，从防爆的角度来看，是绝对安全的。

　　二、光纤液位传感器

　　应用在油轮上的液位传感器对防爆要求极高，同时又要求在60~100℃的环境中能正常工作。本传感器为一复合传感器，它由压力位移传感器和光纤位移传感器组成，其工作原理如下所述。

　　油舱中原油对舱底某一部位产生的压力为:

式中P—原油密度

　　g—重力加速度

　　H—原油液面到传感器的高度

    压力位移传感器将反映液位高度的压力转换成位移量，光纤位移传感器将此位移量转换成光信号。因此，测出传感器输出的光信号强度即能测出液位高度。

　　1.压力位移传感器

　　本仪器中采用整体成型的平面膜片作为压力位移传感器，同时它又是光纤位移传感器中的移动反射镜。

　　对无硬心、周边夹紧的金属平面膜片，在压力尸的作用下，其中心的位移与作用压力的关系如下:

式中S—平膜片的中心位移，mm

　　P—作用于平膜片上的压力，MPa

　　R—平膜片的工作半径，mm

　　h—平膜片的厚度，mm

　　—波松比

　　E—平膜片的弹性模量，MPa由

　　(2)式可见，由原油产生的压力，经平膜片后转换成一位移量。

　　2.光纤位移传感器

　　它的功能是将平膜片的位移量转换成光信号，其原理如下:光纤位移传感器原理图如图1所示。

　　这是一种光强调制型机械量传感器。图la中的移动反射镜(本传感器中用平膜片作反射镜)作垂直于人射光纤的移动。在平面反射镜后，离镜面距离为d的地方，形成了入射光纤的虚像。因此，确定该调制器的响应就等效于计算人射光纤像与测量光纤之间的光祸合问题。

的中间位置时，光藕合系数由测量光纤端面与人射光纤像发出的光锥在该处的锥体底面相交重叠部分决定，此相交重叠部份见图lb所示。用函数可以精确计算出重叠部分面积，但一般采用线性近似法计算，即光锥底面与测量光纤端面相交边的弧线用直线来近似，使光祸合计算大为简化。