光纤流量计与液位计课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,1.光纤流量传感器,流量是一个典型的过程控制参数，它的检测有着广泛的应用，如在发动机生产控制，发电机以及工业生产过程等方面。一般在恶劣的环境下要求传感器能承受强的电噪声，易爆炸和高温，并能进入一些难以接近的场合。光纤传感器具备在上述恶劣环境下工作的能力，因此是一些检测技术的基本工具。,1.1透平流量计,1.2压差流量传感器,1.1,透平流量计,透平流量表有一个称之叶轮的转动件，它安置在流体蒸汽中，叶轮的转速正比于通过它的流速。图5-8-1给出了一个简单的装置。叶轮的转速通过反射式光纤传感器进行检测。当叶轮的每个叶片通过光纤传感器时，就产生反射的光脉冲。因为传感器是数字式的，所以就不存在与光纤强度调制模拟信号有关联的一些问题。,1.2压差流量传感器,压差式流量传感器的原理是通过减小横截面产生流阻，当流体通过时产生了压力。流阻使这一点上的流速增加，其作用在于形成一个与流阻有关的压降，压力的变化正比于流量的大小。上图表示一种采用光纤压力传感器的压差流量检测仪的基本原理。流阻前面压力为P1；流阻后面的压力为P2，且P1P2。如第八节所讨论的一些光纤压力传感器的基本原理均可应用于此，上图使用了一种反射式光纤压力传感器,2.光纤液位传感器,液位传感器被分类为开关、泄漏检测，或量值传感器。开关用于高低液位检测。量值传感器用于实际液位测量。光纤装置较多地应用于前一类中。,液位是基本的生产控制参数之一，尤其是在石油化学和化学工业中。在许多生产过程中的爆炸性使光纤显得格外有用。在许多军事应用中也需要进行泄漏检测和燃料液位测定。在这些应用中，由于使用了光纤在免除电磁干扰和射频干扰方面无疑是个重要的动力。,光纤传感器利用光与介质的相互作用。因此在比较清洁和透明的液体中进行液位测量是最合适的。一些脏的或不透明的液体例如：天然油和颜料，它们容易造成光学上的障碍，就如粉末状的固体那样遮蔽传感器。因此，这类材料的液位测量采用与压力有关的液位测量传感器来进行最为合适。,2.1力式光纤液位传感器,力式浮力型液位传感器往往采用一个浮体跟踪液位。简单的浮体如图5-9-1（a）中所示那样设计成一个活动的反射式光纤传感器。这种类型的传感器一般只用来测定高或低的液位。然而，在一个模拟模型中采用一个反射传感器能测出液位实际高度。一个带有透镜的反射探头可以在12.5cmm测量距离上提供一个模拟信号。,2.2压力型光纤液位传感器,液位可以通过测量水压差来测定；水压是液位所施加的压力。当水箱受到增压时测量就变得复杂化。系统需有两个传感器：一个在箱子顶部测量增加的压力，一个在箱子底部测量水压及增加的压力。,2.3表面反射型光纤液位传感器,表面反射技术利用离开表面的反射光测定液位。通过落到表面上的一束入射光可以检测光束的位置，它是液位的函数,这种方法对于难以接触的有腐蚀性的液体及高温液体是最有吸引力的。例如这种方法可以测量罐内熔化的玻璃液位。如果光源进行调制（脉冲调制），最好只有在红外区域内能探图表面反射液位测量测到脉冲信号，而来自熔化玻璃的背景光图中折射率变化的液位传感器则未被调制。熔化的玻璃形成一个有高粘度的平滑表面，使产生有效的表面反射,。,2.4折射率变化型液位传感器,利用折射率变化测量液位的传感器作用在于把透射光传送给棱镜，有代表性的是石英棱镜（折射率1.46）。在空气介质中（折射率1.0）棱镜的作用好似一根用空气作为包层的光纤，棱镜顶部做成有利于被探测光线的反向反射。在液体情况下，光线不是全部内反射而是进入液体。,表5-9-1 采用各种光纤/棱镜折射率变化传感器的各种液体的输出量,介 质,相对输出量,空气,水,异丙醇,汽油,牛奶,1.00,0.11,0.07,0.03,0.20,