[其他]光纖液位計

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87201257
• 申請日: 1987-04-17
• 公開（公告）號: CN87201257U
• 公開（公告）日: 1988-01-20
• 發(fā)明（設計）人: 鮑軍;張美敦
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01F23/40
• 分類號: G01F23/40
• 代理公司: 上海交通大學專利事務所
• 代理人: 羅習群

本實用新型涉及一種光導纖維液位計，特別適用于易燃易爆及電磁場干擾對象的液位測量。

日本專利昭59－13904，昭59－46602，昭59－100825介紹的光纖液位傳感器是利用原油的高折射率，當傳輸?shù)墓庠诠饫w敏感部件接觸到原油時，其中一部分光產(chǎn)生泄漏，使入射光到光電檢測器的光功率減小，從而檢測液面的高度，這種光纖液位計，只能作為報警用，因為一根光纖只能感知一個液面，不能進行連續(xù)的液位測量。實用新型CN85202562介紹的是通斷傳光型相對計數(shù)液位計，液位變化一單位高度時，齒盤轉(zhuǎn)過一個齒，即切斷一次光路，由兩對光纖輸出兩路光脈沖，通過計數(shù)，測量液位變化，但是精度差，且不能克服累計誤差及調(diào)零位不便等缺陷。

本實用新型的目的，是設計一種游標式數(shù)字編碼光纖液位計，用多對輸入光纖與輸出光纖，按絕對編碼和相對編碼方式有規(guī)律地排列，以達到0～20m大動態(tài)范圍和±1mm的測量精度。在信號處理時，采用狀態(tài)比較法，克服液面波動引起的錯誤計數(shù)。

圖1是：〔圖1－1〕模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置和〔圖1－2〕系統(tǒng)原理圖。

浮子〔1〕，編碼帶〔2〕，導帶輪〔3，4〕，掃描頭〔5〕，重垂〔6〕。發(fā)光二極管〔7〕，光纖〔8，9〕，掃描頭〔5〕，光電元件〔10〕，光－電脈沖轉(zhuǎn)換電路〔11，12〕，邏輯電路〔13〕，可逆計數(shù)顯示電路〔14〕；

圖2是：邏輯電路框圖

相對編碼光－電整形電路〔11〕，絕對編碼光－電整形電路〔12〕，相對碼譯碼器〔15〕，寄存器〔16，17〕，脈沖分配器〔18〕，減法器〔19〕。

液位測量時，浮子〔1〕隨液位變化上、下浮動，并帶動編碼帶〔2〕隨液位變化。液位變化一單位高度時，掃描頭〔5〕中按一定規(guī)律排列的多對光纖，感受編碼帶上的絕對編碼信號和相對編碼信號，經(jīng)邏輯電路〔13〕反映液位的升降。

圖〔4－1〕是掃描頭〔5〕中多對光纖排列的正視圖，圖〔4－2〕是其側(cè)視圖，根據(jù)游標卡尺原理，游標卡尺的長標尺編為絕對碼，游標卡尺的游標尺編為相對碼，如以十進制數(shù)顯示0～10m，精度為1mm，并以50mm為間隔進行絕碼校正，則需相對碼感受光纖10對，絕對碼感受光纖9對，光纖對的最小間距為2mm，以克服光纖對的相互串擾。絕對碼光纖感知的編碼為液位的高位數(shù)，相對碼光纖感知的編碼為低位數(shù)。

圖〔5〕是編碼帶編碼方法，采用八單位計算機黑紙帶穿孔形成。為了便于直觀顯示液位高度，編碼采用二——十進制碼，絕對碼為九單位碼，每隔50mm編有一個碼，相對碼每隔10mm編一個碼。九單位絕對碼中，一位作十位數(shù)，或“0”或“5”，四位作百位數(shù)，另四位作為千位數(shù)。編碼帶隨液位移動時，當編碼孔與掃描頭〔5〕中的光纖對相遇時，發(fā)送端的光被接收端接收，判為“1”，否則判為“0”。由相對碼、絕對碼感受光纖感知的液位高度，經(jīng)邏輯電路處理后，正確顯示出來。

圖3是圖2邏輯電路框圖的時序圖，脈沖分配器〔18〕的第一個脈沖，將相對碼鎖存在寄存器〔16〕中，由減法器〔19〕比較寄存器〔16〕中的新狀態(tài)和寄存器〔17〕的舊狀態(tài)，比較結(jié)果，去控制可逆計數(shù)器〔14〕加1，或減1，或不變。分配器的第二個脈沖，控制可逆計數(shù)器的計數(shù)。第三個脈沖把寄存器〔16〕中的新狀態(tài)寄存到寄存器〔17〕中作為下一次的舊狀態(tài)，以便下一次新舊狀態(tài)的比較，控制可逆計數(shù)器計數(shù)。置數(shù)控制〔20〕的作用，是保證絕對碼輸出為全“1”，相對碼輸出為“0”時，計數(shù)器計數(shù)。邏輯電路的輸出，可以直接配上微機，對影響液位測量的某些外界因素進行校正。例如由于溫度變化，編碼帶的熱脹冷縮，導致長標尺自身有誤差，利用一般線膨脹公式，可得校正后所得液位的實際高度L′＝L－α（T－T₀）（L₀－L），L為光纖掃描頭感知的液位高度，L₀為編碼長標尺的總長，α為線膨脹系數(shù)。

本實用新型既能克服液面波動引起的錯誤計數(shù)，又能克服外界因素影響測量精度，因而精度高（達到±1mm），動態(tài)范圍大（0～20m），工作可靠。

按圖2邏輯框圖和信號處理圖6制作，即可實施本實用新型。