光纖邁克爾遜干涉液位傳感器制造技術(shù)

一種光纖邁克爾遜干涉液位傳感器，在框架左端面上設(shè)置有導(dǎo)光單模光纖，導(dǎo)光單模光纖的尾端設(shè)置有多模光纖，多模光纖的尾端設(shè)置有尾端安裝在框架上的傳感單模光纖，傳感單模光纖的尾端設(shè)置有高反膜。所制備的光纖邁克爾遜干涉液位傳感器對(duì)水和不同質(zhì)量濃度的甘油水溶液的液位進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明本發(fā)明專利技術(shù)可用于測(cè)試水的液位變化，測(cè)試不同濃度的甘油水溶液，隨著甘油水溶液的質(zhì)量濃度增加，光纖邁克爾遜干涉液位傳感器的靈敏度提高。本發(fā)明專利技術(shù)也可用于測(cè)試其他液體的液位。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于傳感器
，具體涉及到液位傳感器。·
技術(shù)介紹
液位傳感器是用來(lái)檢測(cè)液體高度的測(cè)量?jī)x器，在許多方面有著重要的應(yīng)用，如燃料存儲(chǔ)系統(tǒng)，水位監(jiān)測(cè)和一些化學(xué)反應(yīng)過(guò)程監(jiān)測(cè)等。目前，基于光纖傳感原理的液位傳感器大多是馬赫曾德干涉式結(jié)構(gòu)、光纖布拉格光柵式結(jié)構(gòu)、光纖長(zhǎng)周期光柵式結(jié)構(gòu)和多模干涉式結(jié)構(gòu)，光纖長(zhǎng)周期光柵和馬赫曾德干涉式液位傳感器通常為透射式結(jié)構(gòu)，實(shí)用化程度較低，且光纖長(zhǎng)周期光柵式液位傳感器的制作過(guò)程復(fù)雜、成本高，光纖布拉格光柵式濕度傳感器雖然穩(wěn)定性較好，但是用于液位測(cè)量時(shí)需對(duì)光纖布拉格光柵進(jìn)行腐蝕(降低了傳感器的機(jī)械強(qiáng)度)或利用較為復(fù)雜的機(jī)械應(yīng)變結(jié)構(gòu)，基于無(wú)芯光纖的多模干涉結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但光損耗較大。因此，均難以滿足應(yīng)用的需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述液位傳感器的缺點(diǎn)，提供一種設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、實(shí)用性強(qiáng)的光纖邁克爾遜干涉液位傳感器。解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是在框架左端面上設(shè)置有導(dǎo)光單模光纖，導(dǎo)光單模光纖的尾端設(shè)置有多模光纖，多模光纖的尾端設(shè)置有尾端安裝在框架上的傳感單模光纖，傳感單模光纖的尾端設(shè)置有高反膜。本專利技術(shù)的導(dǎo)光單模光纖的纖芯直徑為8 10 μ m。多模光纖的纖芯直徑為50 μ m或62. 5 μ m或105 μ m,多模光纖的長(zhǎng)度為I 3mm。傳感單模光纖的纖芯直徑為8 10 μ m,傳感單模光纖3的長(zhǎng)度至少為1cm。高反膜的厚度為I. 5 3 μ m。本專利技術(shù)的導(dǎo)光單模光纖I的纖芯的直徑最佳為9 μ m。多模光纖2的纖芯直徑最佳為105 μ m,多模光纖2的長(zhǎng)度最佳為2_。傳感單模光纖3的纖芯直徑最佳為9 μ m,傳感單模光纖3的長(zhǎng)度至少為lcm。高反膜的厚度最佳為2 μ m。本專利技術(shù)的傳感單模光纖的纖芯的直徑與導(dǎo)光單模光纖的纖芯直徑相同。由于本專利技術(shù)采用導(dǎo)光單模光纖的尾端熔接多模光纖，多模光纖的尾端熔接傳感單模光纖，傳感單模光纖的尾端鍍高反膜構(gòu)成光纖邁克爾遜干涉液位傳感器。實(shí)施例I的光纖邁克爾遜干涉液位傳感器對(duì)水和不同質(zhì)量濃度的甘油水溶液的液位進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明本專利技術(shù)可用于測(cè)試水的液位變化，測(cè)試不同濃度的甘油水溶液，隨著甘油水溶液的質(zhì)量濃度增加，光纖邁克爾遜干涉液位傳感器的靈敏度提高。本專利技術(shù)也可用于測(cè)試其他液體的液位。附圖說(shuō)明圖I為本專利技術(shù)的實(shí)施例I結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本專利技術(shù)實(shí)施例I測(cè)試水的液位與干涉波長(zhǎng)的線性關(guān)系圖。圖3是本專利技術(shù)實(shí)施例2測(cè)試水和不同濃度甘油水溶液的液位與干涉波長(zhǎng)的線性關(guān)系圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本專利技術(shù)不限于這些實(shí)施例。實(shí)施例I在圖I中，本實(shí)施例的光纖邁克爾遜干涉液位傳感器是由導(dǎo)光導(dǎo)光單模光纖I、多模光纖2、傳感單模光纖3、高 反膜4、框架5聯(lián)接構(gòu)成。在框架5左端面的中心孔上用502膠粘接有導(dǎo)光單模光纖1，502膠為市場(chǎng)上銷售的商品，由臺(tái)州市萬(wàn)能膠業(yè)有限公司生產(chǎn)，本實(shí)施例導(dǎo)光單模光纖I的纖芯直徑為9 μ m。在導(dǎo)光單模光纖I尾端熔接有多模光纖2，多模光纖2的纖芯直徑為105 μ m,多模光纖2的長(zhǎng)度為2mm，多模光纖2尾端熔接有傳感單模光纖3。傳感單模光纖3的纖芯直徑為9 μ m，傳感單模光纖3的長(zhǎng)度為3cm，傳感單模光纖3尾端面上真空蒸鍍有高反膜4，也可采用磁控濺射鍍高反膜4，高反膜的厚度為2 μ m，高反膜4用于光反射，傳感單模光纖3尾端安裝在框架5右端面的中心孔上，構(gòu)成光纖邁克爾遜干涉液位傳感器。使用時(shí)，將框架5的左端固定，框架5的右端垂直浸入在液體中，使得高反膜4浸入液體中，當(dāng)液位上升時(shí)，光纖邁克爾遜干涉液位傳感器的干涉波長(zhǎng)發(fā)生漂移，根據(jù)漂移量，確定液位變化。實(shí)施例2在本實(shí)施例中,在框架5左端面的中心孔上用502膠粘接有導(dǎo)光單模光纖I，導(dǎo)光單模光纖I尾端熔接有多模光纖2，多模光纖2尾端熔接有傳感單模光纖3，傳感單模光纖3的纖芯直徑為9 μ m,傳感單模光纖3的長(zhǎng)度為4cm，傳感單模光纖3尾端面上真空蒸鍍有高反膜4。導(dǎo)光單模光纖I的纖芯幾何尺寸、多模光纖2的長(zhǎng)度、高反膜4的厚度與實(shí)施例I相同，構(gòu)成光纖邁克爾遜干涉液位傳感器。采用本實(shí)施例的光纖邁克爾遜干涉液位傳感器對(duì)水，對(duì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為24. 13%、49. 74%的甘油水溶液的液位進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見圖3，在圖3中，直線a為水的液位與干涉波長(zhǎng)的線性關(guān)系，對(duì)應(yīng)的擬合關(guān)系為Y1 = -O. 0498x+1528. 2直線b為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為24. 13%的甘油水溶液的線性關(guān)系，對(duì)應(yīng)的擬合關(guān)系為J2 = -O. 0687x+1528. 2直線c為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為49. 74%的甘油水溶液的線性關(guān)系，對(duì)應(yīng)的擬合關(guān)系為y3 = -O. 0887x+1528. 2由圖3可見，甘油水溶液的質(zhì)量濃度越高，光纖邁克爾遜干涉液位傳感器的靈敏度越高。實(shí)施例3在本實(shí)施例中,在框架5左端面的中心孔上用502膠粘接有導(dǎo)光單模光纖I，導(dǎo)光單模光纖I的纖芯直徑為8 μ m，在導(dǎo)光單模光纖I尾端熔接有多模光纖2，多模光纖2的纖芯直徑為105 μ m，多模光纖2的長(zhǎng)度為1_，多模光纖2尾端熔接有傳感單模光纖3，傳感單模光纖3的纖芯直徑為8 μ m,傳感單模光纖3的長(zhǎng)度為1cm，傳感單模光纖3尾端面上真空蒸鍍有高反膜4，高反膜的厚度為I. 5 μ m，傳感單模光纖3尾端安裝在框架5右端面的中心孔上，構(gòu)成本實(shí)施例的光纖邁克爾遜干涉液位傳感器。實(shí)施例4在本實(shí)施例中，在框架5左端面的中心孔上用502膠粘接有導(dǎo)光單模光纖1，導(dǎo)光單模光纖I的纖芯直徑為10 μ m，在導(dǎo)光單模光纖I尾端熔接有多模光纖2，多模光纖2的纖芯直徑為105 μ m，多模光纖2的長(zhǎng)度為3_，多模光纖2尾端熔接有傳感單模光纖3，傳感單模光纖3的纖芯直徑為10 μ m,傳感單模光纖3的長(zhǎng)度為10cm，傳感單模光纖3尾端面上真空蒸鍍有高反膜4，高反膜的厚度為3 μ m，傳感單模光纖3尾端安裝在框架5右端面的中心孔上，構(gòu)成本實(shí)施例的光纖邁克爾遜干涉液位傳感器。實(shí)施例5在以上的實(shí)施例I 4中，在框架5左端面的中心孔上用502膠粘接有導(dǎo)光單模光纖1，導(dǎo)光單模光纖I尾端熔接有多模光纖2，多模光纖2的纖芯直徑為50 μ m，多模光纖2尾端熔接有傳感單模光纖3，傳感單模光纖3尾端面上真空蒸鍍有高反膜4。導(dǎo)光單模光 纖I的纖芯幾何尺寸、多模光纖2的長(zhǎng)度、傳感單模光纖3的纖芯幾何尺寸以及長(zhǎng)度、高反膜4的厚度與相應(yīng)的實(shí)施例相同,構(gòu)成光纖邁克爾遜干涉液位傳感器。實(shí)施例6在以上的實(shí)施例I 4中，在框架5左端面的中心孔上用502膠粘接有導(dǎo)光單模光纖1，導(dǎo)光單模光纖I尾端熔接有多模光纖2，直徑為62. 5 μ m，多模光纖2尾端熔接有傳感單模光纖3，傳感單模光纖3尾端面上真空蒸鍍有高反膜4。導(dǎo)光單模光纖I的纖芯幾何尺寸、多模光纖2的長(zhǎng)度、傳感單模光纖3的纖芯幾何尺寸以及長(zhǎng)度、高反膜4的厚度與相應(yīng)的實(shí)施例相同，構(gòu)成光纖邁克爾遜干涉液位傳感器。本專利技術(shù)的工作原理如下通常情況下，光纖限制了光在纖芯傳輸，不能感觸到外界折射率的變化，本專利技術(shù)采用多模光纖2和單模光纖纖芯的失配將纖芯模部分耦合到光纖包層，在纖芯和包層傳輸?shù)墓饨?jīng)高反膜4反射回來(lái)，再經(jīng)多模光纖2耦合進(jìn)導(dǎo)光單模光纖1，由于在光纖纖芯和包層傳輸?shù)墓鈺?huì)有一定的相位差，最終導(dǎo)致邁克爾遜干涉光譜本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種光纖邁克爾遜干涉液位傳感器，其特征在于：在框架（5）左端面上設(shè)置有導(dǎo)光單模光纖（1），導(dǎo)光單模光纖（1）的尾端設(shè)置有多模光纖（2），多模光纖（2）的尾端設(shè)置有尾端安裝在框架（5）上的傳感單模光纖（3），傳感單模光纖（3）的尾端設(shè)置有高反膜（4）。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種光纖邁克爾遜干涉液位傳感器，其特征在于在框架(5)左端面上設(shè)置有導(dǎo)光單模光纖(I)，導(dǎo)光單模光纖(I)的尾端設(shè)置有多模光纖(2 )，多模光纖(2 )的尾端設(shè)置有尾端安裝在框架(5)上的傳感單模光纖(3)，傳感單模光纖(3)的尾端設(shè)置有高反膜(4)。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光纖邁克爾遜干涉液位傳感器，其特征在于所述的導(dǎo)光單模光纖(O的纖芯直徑為8 10 μ m ;所述的多模光纖(2)的纖芯直徑為50 μ m或62. 5 μ m或105 μ m,多模光纖(2)的長(zhǎng)度為I 3mm ;所述的傳感單模光纖(3)的纖芯直徑為8 10 μ m...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：喬學(xué)光，榮強(qiáng)周，杜彥英，馮定一，忽滿利，馮忠耀，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西北大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：