光纖流量計(jì)與液位計(jì)3(共9張PPT)

1.光纖流量傳感器流量是一個(gè)典型的過程控制參數(shù)，它的檢測有著廣泛的應(yīng)用，如在發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)控制，發(fā)電機(jī)以及工

業(yè)生產(chǎn)過程等方面。

一般在惡劣的環(huán)境下要求傳感器能承受強(qiáng)的電噪聲，易爆炸和高溫，并能進(jìn)入

一些難以接近的場合。光纖傳感器具備在上述惡劣環(huán)境下工作的能力，因此是一些檢測技術(shù)的基本

工具。1.1透平流量計(jì)1.2壓差流量傳感器透平流量表有一個(gè)稱之葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)件，它安置在流體蒸汽中，葉輪的轉(zhuǎn)速正

比于通過它的流速。圖5-8-1給出了一個(gè)簡單的裝置。葉輪的轉(zhuǎn)速通過反射

式光纖傳感器進(jìn)行檢測。當(dāng)葉輪的每個(gè)葉片通過光纖傳感器時(shí)，就產(chǎn)生反射

的光脈沖。因?yàn)閭鞲衅魇菙?shù)字式的，所以就不存在與光纖強(qiáng)度調(diào)制模擬信號

有關(guān)聯(lián)的一些問題。1.1透平流量計(jì)·

壓差式流量傳感器的原理是通過減小橫截面產(chǎn)生流阻，當(dāng)流

體通過時(shí)產(chǎn)生了壓力。流阻使這一點(diǎn)上的流速增加，其作用

在于形成一個(gè)與流阻有關(guān)的壓降，壓力的變化正比于流量的

大小。上圖表示一種采用光纖壓力傳感器的壓差流量檢測儀

的基本原理。流阻前面壓力為P1;

流阻后面的壓力為P2,且P1>P2。

如第八節(jié)所討論的一些光纖壓力傳感器的基本

原理均可應(yīng)用于此，上圖使用了一種反射式光纖壓力傳感器1.2壓差流量傳感器液位傳感器被分類為開關(guān)、泄漏檢測，或量值傳感器。開關(guān)

用于高/低液位檢測。量值傳感器用于實(shí)際液位測量。光纖

裝置較多地應(yīng)用于前一類中?！?/p>

液位是基本的生產(chǎn)控制參數(shù)之一，尤其是在石油化學(xué)和化學(xué)工

業(yè)中。在許多生產(chǎn)過程中的爆炸性使光纖顯得格外有用。在許

多軍事應(yīng)用中也需要進(jìn)行泄漏檢測和燃料液位測定。在這些應(yīng)

用中，

由于使用了光纖在免除電磁干擾和射頻干擾方面無疑是

個(gè)重要的動(dòng)力。光纖傳感器利用光與介質(zhì)的相互作用。因此在比較清潔和透明

的液體中進(jìn)行液位測量是最合適的。

一些臟的或不透明的液體

例如：天然油和顏料，它們?nèi)菀自斐晒鈱W(xué)上的障礙，就如粉末

狀的固體那樣遮蔽傳感器。因此，這類材料的液位測量采用與

壓力有關(guān)的液位測量傳感器來進(jìn)行最為合適。2.光纖液位傳感器力式浮力型液位傳感器往往采用一個(gè)浮體跟蹤液位。

簡單的浮體如圖5-9-1

(a)

中所示那樣設(shè)計(jì)成一個(gè)

活動(dòng)的反射式光纖傳感器。這種類型的傳感器一

般只用來測定高或低的液位。然而，在一個(gè)模擬模型中采用一個(gè)反射傳感器能測出液位實(shí)際高度。

一個(gè)帶有透鏡的反射探頭可以在12.5cmm

測量距

離上提供一個(gè)模擬信號。2.1力式光纖液位傳感器2.2壓力型光纖液位傳感器·

液位可以通過測量水壓差來測定；水壓是液位所施加的壓力。

當(dāng)水箱受到增壓時(shí)測量就變得復(fù)雜化。系統(tǒng)需有兩個(gè)傳感器：

一個(gè)在箱子頂部測量增加的壓力，

一個(gè)在箱子底部測量水壓及增加的壓力。反射式光纖膜片

壓力轉(zhuǎn)換器這種方法對于難以接觸的有腐蝕性

的液體及高溫液體是最有吸引力的。

例如這種方法可以測量罐內(nèi)熔化的

玻璃液位。如果光源進(jìn)行調(diào)制(脈接收光纖沖調(diào)制),最好只有在紅外區(qū)域內(nèi)

能探圖表面反射液位測量測到脈沖

信號，而來自熔化玻璃的背景光圖

中折射率變化的液位傳感器則未被

調(diào)制。熔化的玻璃形成一個(gè)有高粘

度的平滑表面，使產(chǎn)生有效的表面反射。2.3表面反射型光纖液位傳感器·

表面反射技術(shù)利用離開表面的反射光測定液位。通過落到表

面上的一束入射光可以檢測光束的位置，它是液位的函數(shù)利用折射率變化測量液位的傳感

器作用在于把透射光傳送給棱鏡，

有代表性的是石英棱鏡(折射率

1.46)。在空氣介質(zhì)中(折射率

1.0)棱鏡的作用好似一根用空氣作為包層的光纖，棱鏡頂部做成有利于被探測光線的反向反射。

在液體情況下，光線不是全部內(nèi)

反射而是進(jìn)入液體。2.4折射率變化型液位傳