光纤流量计与液位计3(共9张PPT)

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。1.1透平流量计·

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P1>P2。

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1.2压差流量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.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。2.1力式光纤液位传感器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。反射式光纤膜片

压力转换器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(脉接收光纤冲调制),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。2.3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。2.4折射率变化型液位传