光纤液面传感器：光纤传感器

一、定义
光纤传感器：是利用光学器件/光纤材料固有的良好的抗电磁干扰（EMI/RFI）特性，能适应严格环境使用的传感器。此外，光纤传感器与相应的信号调理设备可配套组成一个完整的光纤传感系统。深圳新世联科技有限公司提供业界完善的光纤传感器及监测系统解决方案。
二、工作原理
光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质（如光的强度、波长、频率、相位、偏正态等）发生变化，称为被调制的信号光，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。
三、分类
光纤传感器分类：
光纤温度传感器 光纤压力传感器 光纤应变传感器 光纤位移传感器 光纤折射率传感器
四、应用
光纤传感器应用领域：超高电压环境物理量测量；有电磁干扰环境物理量测量；宇航，核电项目研究，参量测量；有害有毒环境物理量测量；医疗设备；大型建筑结构等。

光纤液面传感器：光纤液位传感器

（
54
）发明名称

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光纤液位传感器

（
57
）摘要

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光纤液位传感器，涉及一种用于生
产、储存。运输。装卸等部位的液位检测的
传感器。它由光纤敏感头、探头座、防爆盒
等构成。光纤敏感头由
U
形敏感头及内装的
入射光纤、回光光纤构成，光纤敏感头安装
在探头座上，探头座装在光纤探测杆内，光
纤探测杆或直接连接，或通过连接轴、经金
属波纹管接防爆盒及其内的光纤耦合器及其
外的输出电缆。本实用新型结构精巧、性能
可靠、成本低、体积小、使用寿命长，耐高

光纤液面传感器：光纤液位传感器？

液位传感器主要分为两种:开关式液位传感器和连续式液位传感器。开关式液位传感器主要是用于获得特殊位置的液位值。连续式传感器运用于测量一定范围内的液位值。
常用的液位传感器的工作原理为:
1、液位与液体压力的正比关系；
2、利用被测液体电导率大于空气的原理；
3、声波从液面传到液体底部所需的时间。
这些传感器分别归类为:电子式、机械一电子式和声波式。声波式传感器非常复杂而且由于结构的原因主要运用于深水位和大型储水池的液位测量。电子式和机械一电子式在结构上非常简单，但它们的缺点在测量易燃易爆液体时的安全性不高。
由于光纤传感器绝缘性能好、防爆、耐腐蚀、耐水性好而且可以做成非常小巧的传感器，使得光纤液位传感器在这些领域发挥了巨大的作用。
早起商业化应用的光纤液位传感器多为开关压力开关式液位传感器，国内最典型的就是姜德生院士早期的产品。G.Betta等提出一种连续液位测量的光纤传感器，其原理是，多模阶跃型裸光纤在空气中可认为是双包层结构(折射率变化为高一低一低)，而进入折射率大于包层的液体中时相当于W型光纤(折射率变化为高一低一高)；通过测量光纤中传输光的衰减即可得到液位信息。
对于连续型液位传感器来说，据我所知道的多为压力式的液位传感器，另外还有浮子式光纤液位传感器（这个更类似于机械式）。液体压力式的光纤液位传感器商用化上最好的应该说是fp原理的液位传感器，他可以达到较大的量程，百米以上，毫米级的精度，近些年fbg压力传感器的产品化也有了很大的进步。

光纤液面传感器：光纤液位计

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光纤液位计
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光纤水位计包括水位计传感器部分和控制电路终端部分。其中，水位计传感器部分采用光路耦合调节设备与光缆连接用于传递承载水位信息的光信号，控制电路终端部分采用激光调制技术，发送不同功能的调制激光信号，通过调制、对比与检测，获得水位的准确信息。这一原理实现了全程光测量，在室外不使用任何带电器件，可以杜绝静电危害防止雷电击毁
中文名
光纤液位计
组    成
水位计传感器、控制电路终端
技    术
激光调制技术
其    他
纳入了国家863项目
目录
1
背景
2
系统介绍
3
系统特点
4
系统组成
5
技术参数
6
应用领域
光纤液位计背景
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语音
光纤液位计——纳入国家863项目黄岛油库区始建于1973年，胜利油田开采出的原油经东（营）黄（岛）长管输线输送到黄岛油库后，由青岛港务局油码头装船运往各地。黄岛油库原油储存能力76万立方米，成品油储存能力约6万立方米，是我国三大海港输油专用码头之一。1989年8月12日9时55分，石油天然气总公司管道局胜利输油公司黄岛油库老罐区，2.3万立方米原油储量的 5号混凝土油罐爆炸起火，大火前后共燃烧104小时，烧掉原油4万多立方米，占地250亩的老罐区和生产区的设施全部烧毁，这起事故造成直接经济损失 3540万元。在灭火抢险中，10辆消防车被烧毁，19人牺牲，100多人受伤。其中公安消防人员牺牲 14人，负伤 85 人。事故分析黄岛油库特大火灾事故的直接原因：是由于非金属油罐本身存在的缺陷，遭受对地雷击产生感应火花而引爆油气。事故发生后，在排除人为破坏、明火作业、静电引爆等因素和实测避雷针接地良好的基础上。根据当时的气象情况和有关人员的证词（当时，青岛地区为雷雨天气），经过深入调查和科学论证，事故原因的焦点集中在雷击的形式上。混凝土油罐遭受雷击引爆的形式主要有六种：一是球雷雷击；二是直击避雷针感应电压产生火花；三是雷电直接燃爆油气；四是空中雷放电引起感应电压产生火花；五是绕击雷直击；六是罐区周围对地雷击感应电压产生火花。经过对以上雷击形式的勘察取证、综合分析，5号油罐爆炸起火的原因，排除了前四种雷击形式；第5种雷击形成可能性极小，理由是：绕击雷绕击率在平地是0.4%，山地是1%，概率很小；绕击雷的特征是小雷绕去，避雷针越高绕击的可能性越大。当时青岛地区的雷电强度属中等强度，5号罐的避雷针高度为30米，属较低的，故绕击的可能性不大；经现场发掘和清查，罐体上未找到雷击痕迹。因此绕击雷也可以排除。事故原因极大可能是由于该库区遭受对地雷击产生感应火花而引爆油气。根据是：（l）8月12日9时55分左右，有6人从不同地点目击，5号油罐起火前，在该区域有对地雷击。（2）中国科学院空间中心测得，当时该地区曾有过二三次落地雷，最大一次电流104安培。（3）5号油罐的罐体结构及罐顶设施随着使用年限的延长，预制板裂缝和保护层脱落，使钢筋外露。罐顶部防感应雷屏蔽网连接处均用铁卡压固。油品取样孔采用九层铁丝网覆盖。5号罐体中钢筋及金属部件的电气连接不可靠的地方颇多，均有因感应电压而产生火花放电的可能性。（4）根据电气原理，50～60米以外的天空或地面雷感应，可使电气设施100～200毫米的间隙放电。从5号油罐的金属间隙看，在周围几百米内有对地的雷击时，只要有几百伏的感应电压就可以产生火花放电。（5）5号油罐自8月12日凌晨2时起到9时55分起火时，一直在进油，共输入1.5万立方米原油。与此同时，必然向罐顶周围排放同等体积的油气，使罐外顶部形成一层达到爆炸极限范围的油气层。此外，根据油气分层原理，罐内大部分空间的油气虽处于爆炸上限，但由于油气分布不均匀，通气孔及罐体裂缝处的油气浓度较低，仍处于爆炸极限范围。纳入国家重点项目对于这场特大火灾事故，李鹏总理指示：“需要认真总结经验教训，要实事求是，举一反三，以这次事故作为改进油库区安全生产的可以借鉴的反面教材。”应从以下几方面采取措施：1．各类油品企业及其上级部门必须认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针，各级领导在指导思想上、工作安排上和资金使用上要把防雷、防爆、防火工作放在头等重要位置，要建立健全针对性强、防范措施可行、确实解决问题的规章制度。2．对油品储、运建设工程项目进行决策时，应当对包括社会环境、安全消防在内的各种因素进行全面论证和评价，要坚决实行安全、卫生设施与主体工程同时设计、同时施工，同时投产的制度。切不可只顾生产，不要安全。3．充实和完善《石油设计规范》和《石油天然气钻井、开发、储运防火防爆安全管理规定》，严格保证工程质量，把隐患消灭在投产之前。4．逐步淘汰非金属油罐，今后不再建造此类油罐。对尚在使用的非金属油罐，研究和采取较可靠的防范措施。提高对感应雷电的屏蔽能力，减少油气泄漏。同时，组织力量对其进行技术鉴定，明确规定大修周期和报废年限，划分危险等级，分期分批停用报废。5．研究改进现有油库区防雷、防火、防地震、防污染系统；采用新技术、高技术，建立自动检测报警联防网络，提高油库自防自救能力。6．强化职工安全意识，克服麻痹思想。对随时可能发生的重大爆炸火灾事故，增强应变能力，制订必要的消防、抢救、疏散、撤离的安全预案，提高事故应急能力。光纤液位计——研究由于黄岛油库特大火灾事故给国家带来巨大经济损失，，国家大力投入研究改进现有油库区防雷、防火、防地震、防污染系统等
光纤液位计系统介绍
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我国江河、湖泊、水库数量众多，水力资源丰富。为了合理利用水资源，实时检测各种水域的水位情况尤为重要，因此水位计的需求量巨大。目前安装于水电站、水库、江河、湖泊等水域的水位计均采测量方式带电或信息传输方式带电式设备，此类水位计在雷电天气下非常容易被击毁，造成较大的经济损失。武汉新烽光电科技有限公司经过长时间研究，攻克了这一难题，成功开发出一款新型的水位计----光纤水位计。我公司研发的新型光纤水位计包括水位计传感器部分和控制电路终端部分。其中，水位计传感器部分采用光路耦合调节设备与光缆连接用于传递承载水位信息的光信号，它纯光无源不惧雷电，控制电路终端部分采用激光调制技术，发送不同功能的调制激光信号，通过调制、对比与检测，获得水位的准确信息。这一原理实现了全程光测量，在室外不使用任何带电器件，可以杜绝水位计被雷电击坏。适用于水电站、水库、江河、湖泊等自然环境水域的水位测量。
光纤液位计系统特点
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1、激光测距具有测量精度高、速度快、量程宽、不受环境因素影响等特点，可适用于各种不同条件下复杂环境的水位精密测量。2、系统水位信息的采集、检测、传输均采用无源设计，室外机无任何带电部分，本质安全、真正做到防雷击、抗电磁干扰。3、不同于一般水位计产品只具备水位的测量与输出功能，本系统具备完整的数据测量、检测、传输、分析、水位分级预警，远程WEB访问获取数据等功能，系统可作为独立水位预警平台使用。4、系统提供RS485、RS323、RJ48、GPRS/3G、4-20mA模拟量数据输出接口,兼容当前主流周边设备。5、无需建立静水井等附属工程，安装工程量小，全电子结构设计，无任何机械部件、后期免维护。
光纤液位计系统组成
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1、光纤水位传感器探头光纤传感器探头由高精度光耦合器和光路调节装置组成，主要完成光信号的收发以及对水位数据的采集，将采集到的水位值由光纤发送到控制器。2、传感器控制终端控制器由电源、光纤水位传感模块、转换电路板以及显示屏组成，它负责对光信号进行调制和解调，通过对光信号的解调来将水位信号换成电信号。控制器具有系统初始化、历史数据查询、通道设置、时间设置以及恢复出厂设置等功能，带有4~20mA输出、RS232、RS485以及GSM模块，通过这些通信模块可将水位信息传输到工控系统、电脑以及显示器等，实现水位数据显示。3、桌面显示器显示器(选配)是客户直接观察数据的窗口，具有实时水位、历史数据查询、时间设置等功能。显示器具有大方、美观、小巧方便等特点，有助于客户更方便得查询数据。
光纤液位计技术参数
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主要技术参数最大测量范围40M精度±3mm分辨率1mm测量方式连续测量数据采集时间30秒报警方式蜂鸣器报警/电脑显示/短信报警防护等级IP55,可有效防淋雨输出4-20mA模拟量输出、RS485、网口、RS232、、USB、GSM模块工作电源工作电源电压AC（187~240）V，DC：12V~24V交流电源频率50HZ±2HZ系统工作环境环境温度-10℃~55℃储存温度-10℃~60℃（终端）相对湿度≤95%RH（40±2℃）（无结露）
光纤液位计应用领域
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1、水电站、水库、江河湖泊等自然水域。2、水箱、游泳池、自来水厂等人工水域。3、油箱、油库等易燃易爆场场所。4、军舰、油轮等高电磁干扰场所。B