本發(fā)明涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用光學(xué)衰蕩信號測量液位的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

光纖傳感器由于具有很多優(yōu)點(diǎn), 并且與傳統(tǒng)傳感器相比具有一些不可替代的功能, 因而得到日益廣泛的應(yīng)用。光纖傳感技術(shù)的防爆、無源、抗電磁干擾、防火、體積小、重量輕、復(fù)用性好、響應(yīng)速度快、易與光纖傳輸系統(tǒng)組成遙測網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，尤其是在液體測量領(lǐng)域。

在光纖傳感器中, 干涉型的傳感器精度最高，干涉型光纖傳感器按其結(jié)構(gòu)分為邁克耳遜、馬赫曾德爾、賽格納克和法布里珀羅( FabryPerot ) 腔( 簡稱FP) 等幾種類型，光纖FP 腔干涉式傳感器結(jié)構(gòu)簡單, 較易實(shí)現(xiàn), 是常用的干涉型光纖傳感器，它不僅具有一般光纖傳感器可靠性好、抗電磁干擾、抗腐蝕等特點(diǎn), 還具有測量精度高、動態(tài)范圍大、線性度好等優(yōu)良特性, 并因?yàn)橹皇褂靡桓饫w就可實(shí)現(xiàn)傳感測量而得到廣泛研究。 光纖FP 型傳感器傳感頭體積小, 可制成嵌入式靈巧結(jié)構(gòu)型光纖傳感器, 國外有將其用于大壩、橋梁等建筑物實(shí)時(shí)變形監(jiān)測的報(bào)道。這種傳感器可以直接進(jìn)行壓力的測量，但是易受溫度影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種利用光學(xué)衰蕩信號測量液位的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以進(jìn)一步通過探測器信噪比，更好地記錄輸出脈沖信號，并進(jìn)一步提高測量準(zhǔn)確率，且該測量結(jié)果不易受溫度影響。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：該種利用光學(xué)衰蕩信號測量液位的系統(tǒng)，其特征在于：包括高反射膜、光學(xué)諧振腔、耦合器、脈沖光源和光電探測器；高反射膜固定在光學(xué)諧振腔的左右兩個(gè)內(nèi)表面，光學(xué)諧振腔是一個(gè)頂部敞口的開放腔體；耦合器單端輸出連接至光學(xué)諧振腔，脈沖光源連接至耦合器；脈沖光源發(fā)出的光經(jīng)過耦合器進(jìn)入光學(xué)諧振腔，光學(xué)諧振腔放置在容器底部，容器中液體會進(jìn)入到光學(xué)諧振腔中，光束經(jīng)過第一個(gè)高反射膜入射到第二個(gè)高反射膜后再返回光纖，光學(xué)諧振腔的反射光透過高反射膜后一部分繼續(xù)在光學(xué)諧振腔內(nèi)振蕩，另外一部分返回到光纖中，經(jīng)過耦合器進(jìn)入光電探測器。

進(jìn)一步地，所述的光學(xué)諧振腔的腔長為20微米至800微米。

進(jìn)一步地，所述的高反射膜為介質(zhì)膜或金屬膜。

進(jìn)一步地，高反射膜的反射率為99.9%以上。

進(jìn)一步地，所述的光學(xué)諧振腔為平行平面腔。

綜上，本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：

通光學(xué)諧振腔，制作出一種安全、簡易的液位測量系統(tǒng)。通過脈沖光的衰蕩檢測，可以測量液體的密度，進(jìn)而反推出液體的剩余量。這種測量設(shè)備體積小，且無源防爆，并進(jìn)一步提高測量準(zhǔn)確率，且該測量結(jié)果不易受溫度影響。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1高反射膜、2光學(xué)諧振腔、3耦合器、4脈沖光源、5光電探測器。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的特征和原理進(jìn)行詳細(xì)說明，所舉實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并非以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，該發(fā)明包括高反射膜1、光學(xué)諧振腔2、耦合器3、脈沖光源4和光電探測器5；高反射膜固定在光學(xué)諧振腔的左右兩個(gè)內(nèi)表面，光學(xué)諧振腔是一個(gè)頂部敞口的開放腔體；耦合器單端輸出連接至光學(xué)諧振腔，脈沖光源連接至耦合器；脈沖光源發(fā)出的光經(jīng)過耦合器進(jìn)入光學(xué)諧振腔，光學(xué)諧振腔放置在容器底部，容器中液體會進(jìn)入到光學(xué)諧振腔中，光束經(jīng)過第一個(gè)高反射膜入射到第二個(gè)高反射膜后再返回光纖，光學(xué)諧振腔的反射光透過高反射膜后一部分繼續(xù)在光學(xué)諧振腔內(nèi)振蕩，另外一部分返回到光纖中，經(jīng)過耦合器進(jìn)入光電探測器。

所述的光學(xué)諧振腔的腔長為20微米至800微米。

所述的光學(xué)諧振腔為平行平面腔。

脈沖光源發(fā)出的光經(jīng)過耦合器進(jìn)入到光學(xué)諧振腔，光學(xué)諧振腔是一個(gè)開放腔體，腔長可以是幾十微米或幾百微米，優(yōu)選的，光學(xué)諧振腔的腔長為20微米至800微米。其中高反射膜固定在光學(xué)諧振腔左右的兩個(gè)內(nèi)表面，高反射膜可以是介質(zhì)膜也可以是金屬膜，反射率達(dá)到99.9%以上，這樣就構(gòu)成了高精度的光學(xué)法布里-伯羅腔，使用中，將該光學(xué)諧振腔放置在容器底部，容器中液體會進(jìn)入到腔體中，光束經(jīng)過第一個(gè)高反射膜，入射到第二個(gè)高反射膜，再返回光纖，該腔體的反射光透過高反射膜后一部分繼續(xù)在腔內(nèi)振蕩，另外一部分返回到光纖中，經(jīng)過耦合器進(jìn)入光電探測器，第一次反射的光進(jìn)入光學(xué)探測器后，會在終端形成具有一定峰值的電脈沖信號，將其記錄下來；而再次在光學(xué)諧振腔中振蕩的光束，又會有一部分返回的光束進(jìn)入光電探測器后，又會產(chǎn)生光脈沖，這樣就會有持續(xù)的光脈沖進(jìn)入到光電探測器，直至光信號衰減到被探測器噪聲淹沒為止都可以接收到信號。將一系列光信號記錄下來，沿峰值繪制一條曲線，也即是振蕩曲線，對曲線進(jìn)行擬合分析，這樣會得到一個(gè)參數(shù)，此參數(shù)描述振蕩曲線的變化率，而這個(gè)變化率，則代表了液體的密度。將該光學(xué)諧振腔放入容器底部，通過觀察衰蕩參數(shù)的變化，既能得出容器內(nèi)的液體密度，再通過液體密度反推出液體的體積，通過體積變換，即可實(shí)現(xiàn)液體高度的測量。該裝置可以進(jìn)一步通過探測器信噪比，更好地記錄輸出脈沖信號，并進(jìn)一步提高測量準(zhǔn)確率。

腔內(nèi)液體的密度發(fā)生變化，就會導(dǎo)致光學(xué)諧振腔中的光束經(jīng)過的光程發(fā)生變化，且程變化的量是波長變化量的2N倍，因此可以實(shí)現(xiàn)高分辨率的液位測量。

測量方法為：光源可以是掃描光源，也可以是ASE光源加聲光、電光調(diào)制器或SLD脈沖光源，輸出光譜波段為C波段，耦合器單端輸出連接至光學(xué)諧振腔，將諧振腔放置于容器底部，讓液體流入空腔中，光纖可以是單模光纖，也可以是多模光纖。光束會在兩個(gè)面內(nèi)反射，每反射一次就會有一部分微弱光信號透過高反膜入射到光纖內(nèi)，再經(jīng)過耦合器進(jìn)入到探測器，就會得到一系列信號逐步衰減的信號，通過對信號波形的數(shù)學(xué)擬合，可以得出一個(gè)衰減系數(shù)，此參數(shù)描述振蕩曲線的變化率，而這個(gè)變化率，則代表了液體的密度。將該光學(xué)諧振腔放入容器底部，通過觀察衰蕩參數(shù)的變化，既能得出容器內(nèi)的液體密度，再通過液體密度反推出液體的體積，通過體積變換，即可實(shí)現(xiàn)液體高度的測量。

上述實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行的描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員對本發(fā)明的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)擴(kuò)入本發(fā)明權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。