光纖液面?zhèn)鞲衅鳎?a title="中國(guó)光纖傳感器網(wǎng)" href="http://m.lqeedmx.cn/product/list.php?catid=241" target="_blank">光纖傳感器
一、定義
光纖傳感器：是利用光學(xué)器件/光纖材料固有的良好的抗電磁干擾（EMI/RFI）特性，能適應(yīng)嚴(yán)格環(huán)境使用的傳感器。此外，光纖傳感器與相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理設(shè)備可配套組成一個(gè)完整的光纖傳感系統(tǒng)。深圳新世聯(lián)科技有限公司提供業(yè)界完善的光纖傳感器及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案。
二、工作原理
光纖傳感器的基本工作原理是將來(lái)自光源的光經(jīng)過(guò)光纖送入調(diào)制器，使待測(cè)參數(shù)與進(jìn)入調(diào)制區(qū)的光相互作用后，導(dǎo)致光的光學(xué)性質(zhì)（如光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位、偏正態(tài)等）發(fā)生變化，稱(chēng)為被調(diào)制的信號(hào)光，在經(jīng)過(guò)光纖送入光探測(cè)器，經(jīng)解調(diào)后，獲得被測(cè)參數(shù)。
三、分類(lèi)
光纖傳感器分類(lèi)：
光纖溫度傳感器 光纖壓力傳感器 光纖應(yīng)變傳感器 光纖位移傳感器 光纖折射率傳感器
四、應(yīng)用
光纖傳感器應(yīng)用領(lǐng)域：超高電壓環(huán)境物理量測(cè)量；有電磁干擾環(huán)境物理量測(cè)量；宇航，核電項(xiàng)目研究，參量測(cè)量；有害有毒環(huán)境物理量測(cè)量；醫(yī)療設(shè)備；大型建筑結(jié)構(gòu)等。
光纖液面?zhèn)鞲衅鳎汗饫w液位傳感器
（
54
）發(fā)明名稱(chēng)
?
光纖液位傳感器
（
57
）摘要
?
光纖液位傳感器，涉及一種用于生
產(chǎn)、儲(chǔ)存。運(yùn)輸。裝卸等部位的液位檢測(cè)的
傳感器。它由光纖敏感頭、探頭座、防爆盒
等構(gòu)成。光纖敏感頭由
U
形敏感頭及內(nèi)裝的
入射光纖、回光光纖構(gòu)成，光纖敏感頭安裝
在探頭座上，探頭座裝在光纖探測(cè)桿內(nèi)，光
纖探測(cè)桿或直接連接，或通過(guò)連接軸、經(jīng)金
屬波紋管接防爆盒及其內(nèi)的光纖耦合器及其
外的輸出電纜。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)精巧、性能
可靠、成本低、體積小、使用壽命長(zhǎng)，耐高
光纖液面?zhèn)鞲衅鳎汗饫w液位傳感器？
液位傳感器主要分為兩種:開(kāi)關(guān)式液位傳感器和連續(xù)式液位傳感器。開(kāi)關(guān)式液位傳感器主要是用于獲得特殊位置的液位值。連續(xù)式傳感器運(yùn)用于測(cè)量一定范圍內(nèi)的液位值。
常用的液位傳感器的工作原理為:
1、液位與液體壓力的正比關(guān)系；
2、利用被測(cè)液體電導(dǎo)率大于空氣的原理；
3、聲波從液面?zhèn)鞯揭后w底部所需的時(shí)間。
這些傳感器分別歸類(lèi)為:電子式、機(jī)械一電子式和聲波式。聲波式傳感器非常復(fù)雜而且由于結(jié)構(gòu)的原因主要運(yùn)用于深水位和大型儲(chǔ)水池的液位測(cè)量。電子式和機(jī)械一電子式在結(jié)構(gòu)上非常簡(jiǎn)單，但它們的缺點(diǎn)在測(cè)量易燃易爆液體時(shí)的安全性不高。
由于光纖傳感器絕緣性能好、防爆、耐腐蝕、耐水性好而且可以做成非常小巧的傳感器，使得光纖液位傳感器在這些領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用。
早起商業(yè)化應(yīng)用的光纖液位傳感器多為開(kāi)關(guān)壓力開(kāi)關(guān)式液位傳感器，國(guó)內(nèi)最典型的就是姜德生院士早期的產(chǎn)品。G.Betta等提出一種連續(xù)液位測(cè)量的光纖傳感器，其原理是，多模階躍型裸光纖在空氣中可認(rèn)為是雙包層結(jié)構(gòu)(折射率變化為高一低一低)，而進(jìn)入折射率大于包層的液體中時(shí)相當(dāng)于W型光纖(折射率變化為高一低一高)；通過(guò)測(cè)量光纖中傳輸光的衰減即可得到液位信息。
對(duì)于連續(xù)型液位傳感器來(lái)說(shuō)，據(jù)我所知道的多為壓力式的液位傳感器，另外還有浮子式光纖液位傳感器（這個(gè)更類(lèi)似于機(jī)械式）。液體壓力式的光纖液位傳感器商用化上最好的應(yīng)該說(shuō)是fp原理的液位傳感器，他可以達(dá)到較大的量程，百米以上，毫米級(jí)的精度，近些年fbg壓力傳感器的產(chǎn)品化也有了很大的進(jìn)步。
光纖液面?zhèn)鞲衅鳎汗饫w液位計(jì)
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光纖液位計(jì)
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光纖水位計(jì)包括水位計(jì)傳感器部分和控制電路終端部分。其中，水位計(jì)傳感器部分采用光路耦合調(diào)節(jié)設(shè)備與光纜連接用于傳遞承載水位信息的光信號(hào)，控制電路終端部分采用激光調(diào)制技術(shù)，發(fā)送不同功能的調(diào)制激光信號(hào)，通過(guò)調(diào)制、對(duì)比與檢測(cè)，獲得水位的準(zhǔn)確信息。這一原理實(shí)現(xiàn)了全程光測(cè)量，在室外不使用任何帶電器件，可以杜絕靜電危害防止雷電擊毀
中文名
光纖液位計(jì)
組 成
水位計(jì)傳感器、控制電路終端
技 術(shù)
激光調(diào)制技術(shù)
其 他
納入了國(guó)家863項(xiàng)目
目錄
1
背景
2
系統(tǒng)介紹
3
系統(tǒng)特點(diǎn)
4
系統(tǒng)組成
5
技術(shù)參數(shù)
6
應(yīng)用領(lǐng)域
光纖液位計(jì)背景
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語(yǔ)音
光纖液位計(jì)——納入國(guó)家863項(xiàng)目黃島油庫(kù)區(qū)始建于1973年，勝利油田開(kāi)采出的原油經(jīng)東（營(yíng)）黃（島）長(zhǎng)管輸線輸送到黃島油庫(kù)后，由青島港務(wù)局油碼頭裝船運(yùn)往各地。黃島油庫(kù)原油儲(chǔ)存能力76萬(wàn)立方米，成品油儲(chǔ)存能力約6萬(wàn)立方米，是我國(guó)三大海港輸油專(zhuān)用碼頭之一。1989年8月12日9時(shí)55分，石油天然氣總公司管道局勝利輸油公司黃島油庫(kù)老罐區(qū)，2.3萬(wàn)立方米原油儲(chǔ)量的 5號(hào)混凝土油罐爆炸起火，大火前后共燃燒104小時(shí)，燒掉原油4萬(wàn)多立方米，占地250畝的老罐區(qū)和生產(chǎn)區(qū)的設(shè)施全部燒毀，這起事故造成直接經(jīng)濟(jì)損失 3540萬(wàn)元。在滅火搶險(xiǎn)中，10輛消防車(chē)被燒毀，19人犧牲，100多人受傷。其中公安消防人員犧牲 14人，負(fù)傷 85 人。事故分析黃島油庫(kù)特大火災(zāi)事故的直接原因：是由于非金屬油罐本身存在的缺陷，遭受對(duì)地雷擊產(chǎn)生感應(yīng)火花而引爆油氣。事故發(fā)生后，在排除人為破壞、明火作業(yè)、靜電引爆等因素和實(shí)測(cè)避雷針接地良好的基礎(chǔ)上。根據(jù)當(dāng)時(shí)的氣象情況和有關(guān)人員的證詞（當(dāng)時(shí)，青島地區(qū)為雷雨天氣），經(jīng)過(guò)深入調(diào)查和科學(xué)論證，事故原因的焦點(diǎn)集中在雷擊的形式上。混凝土油罐遭受雷擊引爆的形式主要有六種：一是球雷雷擊；二是直擊避雷針感應(yīng)電壓產(chǎn)生火花；三是雷電直接燃爆油氣；四是空中雷放電引起感應(yīng)電壓產(chǎn)生火花；五是繞擊雷直擊；六是罐區(qū)周?chē)鷮?duì)地雷擊感應(yīng)電壓產(chǎn)生火花。經(jīng)過(guò)對(duì)以上雷擊形式的勘察取證、綜合分析，5號(hào)油罐爆炸起火的原因，排除了前四種雷擊形式；第5種雷擊形成可能性極小，理由是：繞擊雷繞擊率在平地是0.4%，山地是1%，概率很小；繞擊雷的特征是小雷繞去，避雷針越高繞擊的可能性越大。當(dāng)時(shí)青島地區(qū)的雷電強(qiáng)度屬中等強(qiáng)度，5號(hào)罐的避雷針高度為30米，屬較低的，故繞擊的可能性不大；經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)掘和清查，罐體上未找到雷擊痕跡。因此繞擊雷也可以排除。事故原因極大可能是由于該庫(kù)區(qū)遭受對(duì)地雷擊產(chǎn)生感應(yīng)火花而引爆油氣。根據(jù)是：（l）8月12日9時(shí)55分左右，有6人從不同地點(diǎn)目擊，5號(hào)油罐起火前，在該區(qū)域有對(duì)地雷擊。（2）中國(guó)科學(xué)院空間中心測(cè)得，當(dāng)時(shí)該地區(qū)曾有過(guò)二三次落地雷，最大一次電流104安培。（3）5號(hào)油罐的罐體結(jié)構(gòu)及罐頂設(shè)施隨著使用年限的延長(zhǎng)，預(yù)制板裂縫和保護(hù)層脫落，使鋼筋外露。罐頂部防感應(yīng)雷屏蔽網(wǎng)連接處均用鐵卡壓固。油品取樣孔采用九層鐵絲網(wǎng)覆蓋。5號(hào)罐體中鋼筋及金屬部件的電氣連接不可靠的地方頗多，均有因感應(yīng)電壓而產(chǎn)生火花放電的可能性。（4）根據(jù)電氣原理，50～60米以外的天空或地面雷感應(yīng)，可使電氣設(shè)施100～200毫米的間隙放電。從5號(hào)油罐的金屬間隙看，在周?chē)鷰装倜變?nèi)有對(duì)地的雷擊時(shí)，只要有幾百伏的感應(yīng)電壓就可以產(chǎn)生火花放電。（5）5號(hào)油罐自8月12日凌晨2時(shí)起到9時(shí)55分起火時(shí)，一直在進(jìn)油，共輸入1.5萬(wàn)立方米原油。與此同時(shí)，必然向罐頂周?chē)欧磐润w積的油氣，使罐外頂部形成一層達(dá)到爆炸極限范圍的油氣層。此外，根據(jù)油氣分層原理，罐內(nèi)大部分空間的油氣雖處于爆炸上限，但由于油氣分布不均勻，通氣孔及罐體裂縫處的油氣濃度較低，仍處于爆炸極限范圍。納入國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目對(duì)于這場(chǎng)特大火災(zāi)事故，李鵬總理指示：“需要認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，要實(shí)事求是，舉一反三，以這次事故作為改進(jìn)油庫(kù)區(qū)安全生產(chǎn)的可以借鑒的反面教材。”應(yīng)從以下幾方面采取措施：1．各類(lèi)油品企業(yè)及其上級(jí)部門(mén)必須認(rèn)真貫徹“安全第一、預(yù)防為主”的方針，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)在指導(dǎo)思想上、工作安排上和資金使用上要把防雷、防爆、防火工作放在頭等重要位置，要建立健全針對(duì)性強(qiáng)、防范措施可行、確實(shí)解決問(wèn)題的規(guī)章制度。2．對(duì)油品儲(chǔ)、運(yùn)建設(shè)工程項(xiàng)目進(jìn)行決策時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)包括社會(huì)環(huán)境、安全消防在內(nèi)的各種因素進(jìn)行全面論證和評(píng)價(jià)，要堅(jiān)決實(shí)行安全、衛(wèi)生設(shè)施與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工，同時(shí)投產(chǎn)的制度。切不可只顧生產(chǎn)，不要安全。3．充實(shí)和完善《石油設(shè)計(jì)規(guī)范》和《石油天然氣鉆井、開(kāi)發(fā)、儲(chǔ)運(yùn)防火防爆安全管理規(guī)定》，嚴(yán)格保證工程質(zhì)量，把隱患消滅在投產(chǎn)之前。4．逐步淘汰非金屬油罐，今后不再建造此類(lèi)油罐。對(duì)尚在使用的非金屬油罐，研究和采取較可靠的防范措施。提高對(duì)感應(yīng)雷電的屏蔽能力，減少油氣泄漏。同時(shí)，組織力量對(duì)其進(jìn)行技術(shù)鑒定，明確規(guī)定大修周期和報(bào)廢年限，劃分危險(xiǎn)等級(jí)，分期分批停用報(bào)廢。5．研究改進(jìn)現(xiàn)有油庫(kù)區(qū)防雷、防火、防地震、防污染系統(tǒng)；采用新技術(shù)、高技術(shù)，建立自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警聯(lián)防網(wǎng)絡(luò)，提高油庫(kù)自防自救能力。6．強(qiáng)化職工安全意識(shí)，克服麻痹思想。對(duì)隨時(shí)可能發(fā)生的重大爆炸火災(zāi)事故，增強(qiáng)應(yīng)變能力，制訂必要的消防、搶救、疏散、撤離的安全預(yù)案，提高事故應(yīng)急能力。光纖液位計(jì)——研究由于黃島油庫(kù)特大火災(zāi)事故給國(guó)家?guī)?lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失，，國(guó)家大力投入研究改進(jìn)現(xiàn)有油庫(kù)區(qū)防雷、防火、防地震、防污染系統(tǒng)等
光纖液位計(jì)系統(tǒng)介紹
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語(yǔ)音
我國(guó)江河、湖泊、水庫(kù)數(shù)量眾多，水力資源豐富。為了合理利用水資源，實(shí)時(shí)檢測(cè)各種水域的水位情況尤為重要，因此水位計(jì)的需求量巨大。目前安裝于水電站、水庫(kù)、江河、湖泊等水域的水位計(jì)均采測(cè)量方式帶電或信息傳輸方式帶電式設(shè)備，此類(lèi)水位計(jì)在雷電天氣下非常容易被擊毀，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。武漢新烽光電科技有限公司經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間研究，攻克了這一難題，成功開(kāi)發(fā)出一款新型的水位計(jì)----光纖水位計(jì)。我公司研發(fā)的新型光纖水位計(jì)包括水位計(jì)傳感器部分和控制電路終端部分。其中，水位計(jì)傳感器部分采用光路耦合調(diào)節(jié)設(shè)備與光纜連接用于傳遞承載水位信息的光信號(hào)，它純光無(wú)源不懼雷電，控制電路終端部分采用激光調(diào)制技術(shù)，發(fā)送不同功能的調(diào)制激光信號(hào)，通過(guò)調(diào)制、對(duì)比與檢測(cè)，獲得水位的準(zhǔn)確信息。這一原理實(shí)現(xiàn)了全程光測(cè)量，在室外不使用任何帶電器件，可以杜絕水位計(jì)被雷電擊壞。適用于水電站、水庫(kù)、江河、湖泊等自然環(huán)境水域的水位測(cè)量。
光纖液位計(jì)系統(tǒng)特點(diǎn)
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語(yǔ)音
1、激光測(cè)距具有測(cè)量精度高、速度快、量程寬、不受環(huán)境因素影響等特點(diǎn)，可適用于各種不同條件下復(fù)雜環(huán)境的水位精密測(cè)量。2、系統(tǒng)水位信息的采集、檢測(cè)、傳輸均采用無(wú)源設(shè)計(jì)，室外機(jī)無(wú)任何帶電部分，本質(zhì)安全、真正做到防雷擊、抗電磁干擾。3、不同于一般水位計(jì)產(chǎn)品只具備水位的測(cè)量與輸出功能，本系統(tǒng)具備完整的數(shù)據(jù)測(cè)量、檢測(cè)、傳輸、分析、水位分級(jí)預(yù)警，遠(yuǎn)程WEB訪問(wèn)獲取數(shù)據(jù)等功能，系統(tǒng)可作為獨(dú)立水位預(yù)警平臺(tái)使用。4、系統(tǒng)提供RS485、RS323、RJ48、GPRS/3G、4-20mA模擬量數(shù)據(jù)輸出接口,兼容當(dāng)前主流周邊設(shè)備。5、無(wú)需建立靜水井等附屬工程，安裝工程量小，全電子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，無(wú)任何機(jī)械部件、后期免維護(hù)。
光纖液位計(jì)系統(tǒng)組成
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語(yǔ)音
1、光纖水位傳感器探頭光纖傳感器探頭由高精度光耦合器和光路調(diào)節(jié)裝置組成，主要完成光信號(hào)的收發(fā)以及對(duì)水位數(shù)據(jù)的采集，將采集到的水位值由光纖發(fā)送到控制器。2、傳感器控制終端控制器由電源、光纖水位傳感模塊、轉(zhuǎn)換電路板以及顯示屏組成，它負(fù)責(zé)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)，通過(guò)對(duì)光信號(hào)的解調(diào)來(lái)將水位信號(hào)換成電信號(hào)。控制器具有系統(tǒng)初始化、歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)、通道設(shè)置、時(shí)間設(shè)置以及恢復(fù)出廠設(shè)置等功能，帶有4~20mA輸出、RS232、RS485以及GSM模塊，通過(guò)這些通信模塊可將水位信息傳輸?shù)焦た叵到y(tǒng)、電腦以及顯示器等，實(shí)現(xiàn)水位數(shù)據(jù)顯示。3、桌面顯示器顯示器(選配)是客戶(hù)直接觀察數(shù)據(jù)的窗口，具有實(shí)時(shí)水位、歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)、時(shí)間設(shè)置等功能。顯示器具有大方、美觀、小巧方便等特點(diǎn)，有助于客戶(hù)更方便得查詢(xún)數(shù)據(jù)。
光纖液位計(jì)技術(shù)參數(shù)
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語(yǔ)音
主要技術(shù)參數(shù)最大測(cè)量范圍40M精度±3mm分辨率1mm測(cè)量方式連續(xù)測(cè)量數(shù)據(jù)采集時(shí)間30秒報(bào)警方式蜂鳴器報(bào)警/電腦顯示/短信報(bào)警防護(hù)等級(jí)IP55,可有效防淋雨輸出4-20mA模擬量輸出、RS485、網(wǎng)口、RS232、、USB、GSM模塊工作電源工作電源電壓AC（187~240）V，DC：12V~24V交流電源頻率50HZ±2HZ系統(tǒng)工作環(huán)境環(huán)境溫度-10℃~55℃儲(chǔ)存溫度-10℃~60℃（終端）相對(duì)濕度≤95%RH（40±2℃）（無(wú)結(jié)露）
光纖液位計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域
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語(yǔ)音
1、水電站、水庫(kù)、江河湖泊等自然水域。2、水箱、游泳池、自來(lái)水廠等人工水域。3、油箱、油庫(kù)等易燃易爆場(chǎng)場(chǎng)所。4、軍艦、油輪等高電磁干擾場(chǎng)所。B
