一种基于石英毛细玻璃管的液位传感器及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于石英毛细玻璃管的液位传感器及制备方法，该传感器包括毛细玻璃管，毛细玻璃管两端设置有输入光纤和输出光纤；液位传感器的输入端通过输入光纤与单色激光器相连，输出端通过输出光纤与功率探测器相连，输入光纤和输出光纤均为单模光纤；毛细玻璃管的内径为75μm，外径为125μm，长度为10～50mm；将液位传感器垂直浸没在液体中，当检测容器中液体高度发生变化时，毛细玻璃管中每个谐振波长处的传输功率发生相应改变，通过功率探测器检测激光波长的强度变化实现对液位高低的测量。本发明专利技术的液位传感器不容易老化，使用寿命长，耐高压、抗腐蚀、抗电磁干扰能力强，安装简单，体积小，重量轻。

Liquid level sensor based on quartz capillary glass tube and preparation method thereof

The invention discloses a liquid level sensor and preparation method of quartz capillary glass tube based on the sensor includes a capillary glass tube, capillary glass tube are arranged on both ends of the input and output optical fiber liquid level sensor; the input end of the input optical fiber is connected with a monochromatic laser output through the optical fiber is connected with the power detector through the input fiber and the output optical fiber are single-mode fiber; capillary glass tube diameter is 75 m, diameter 125 m, length 10 ~ 50mm; the liquid level sensor is vertically immersed in a liquid, when the liquid in the container height hair changes, the transmission power of capillary tube in each resonant wavelength changed accordingly. Measurement of the level of implementation by changing the strength of the laser wavelength power detector. The liquid level sensor of the invention is not easy to aging, has long service life, high pressure resistance, corrosion resistance, strong electromagnetic interference resistance, simple installation, small size and light weight.

【技术实现步骤摘要】
一种基于石英毛细玻璃管的液位传感器及制备方法
本专利技术涉及光纤传感领域，尤其涉及一种基于石英毛细玻璃管的液位传感器及制备方法。
技术介绍
液位测量涉及的范围非常广泛，包括在工业上的液位测量以及在环境监测方面的应用。目前的液位计有很多种，包括射频电容式液位计、投入式液位计、磁致伸缩液位计、超声波液位计等。前两者是利用液压改变电容或者电阻值，从而将液压转化成电信号输出处理，后两者则是通过测量发射电脉冲之间的时间差来计算液位。以上基于电处理的液位传感器一般都包含了电信号的转换，电信号的传输以及处理等过程，在实际应用时则可能会受到电磁干扰的影响。此外电子器件易老化，或被特殊的液体腐蚀，需要相应的封装工艺来保证器件的使用寿命。随着工业技术的发展，被测液体的品种越来越多，尤其是可燃的碳氢化合物、液体化学燃料以及生物化学方面的有毒液体等。基于电信号的传感器件在易燃易爆环境中使用时需要加很大的防爆装置，应用受到了很大的限制。目前随着工业技术的发展，被测液体的品种越来越多。由于被测介质的种类繁多，介质的物理化学性质也十分复杂，现场工作条件也比较恶劣，传统的液位传感器在使用时不断面临新的问题。相对而言，光纤液位传感器有很多传统传感器所不能比拟的优点，比如耐高压、抗腐蚀、抗电磁干扰等，并且安装简单，体积小，重量轻。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中液位传感器容易受到电磁干扰，或被特殊液体腐蚀的缺陷，提供一种基于石英毛细玻璃管的液位传感器及制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术提供一种基于石英毛细玻璃管的液位传感器，包括毛细玻璃管，毛细玻璃管两端设置有输入光纤和输出光纤；液位传感器的输入端通过输入光纤与单色激光器相连，输出端通过输出光纤与功率计相连，输入光纤和输出光纤均为单模光纤；毛细玻璃管的内径为75μm，外径为125μm，长度为10～50mm；将液位传感器垂直浸没在液体中，当检测容器中液体高度发生变化时，毛细玻璃管中每个谐振波长处的传输功率发生相应改变，通过功率计检测透射峰波长的强度变化实现对液位高低的测量。进一步地，本专利技术的单色激光器为输入光源,其波长为特定值，包括：1185nm，1210nm,1235nm,1262nm，1290nm。进一步地，本专利技术的输入光纤、输出光纤和毛细玻璃管外径相同，且光纤纤芯正对毛细管中心，三者之间通过对芯熔接的方式进行熔接。进一步地，本专利技术的输入光纤和输出光纤的外包层直径为125μm，纤芯直径为8μm。本专利技术提供一种基于石英毛细玻璃管的液位传感器的制备方法，包括以下步骤：S1、毛细玻璃管预处理：选取一根毛细玻璃管，其内径为75μm，外径为125μm，使用刀片去除掉玻璃管的涂覆保护层，并用酒精擦拭玻璃管表面以除去涂覆层残留物；使用光纤切割刀将玻璃管的一端切平整，然后间隔10～50mm的距离，切割出另一个平整的端面；S2、熔接单模光纤：使用光纤熔接机的手动操作功能，将输入端和输出端的单模光纤的纤芯与毛细玻璃管的中心手动对齐；设置光纤熔接机的熔接参数为：放电强度20单位，放电时间700ms，将预处理后的毛细玻璃管与单模光纤进行熔接得到液位传感器。本专利技术产生的有益效果是：本专利技术的基于石英毛细玻璃管的液位传感器，通过检测毛细玻璃管内透射峰波长的强度变化实现对液位高低的测量，测量效果好，精度高，能够广泛应用于各种实际场景；并且该传感器不容易老化，使用寿命长，耐高压、抗腐蚀、抗电磁干扰能力强，安装简单，体积小，重量轻。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1(a)是本专利技术实施例的液位传感器横截面的结构示意图；图1(b)是本专利技术实施例的液位传感器结构示意图；图2是本专利技术实施例的测量结构示意图；图3是本专利技术实施例的液位强度线性图；图中，1-输入光纤，2-毛细玻璃管，3-输出光纤。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1(a)所示，本专利技术实施例的基于石英毛细玻璃管的液位传感器，包括毛细玻璃管2，毛细玻璃管2两端设置有输入光纤1和输出光纤2；液位传感器的输入端通过输入光纤1与单色激光器相连，输出端通过输出光纤3与功率计相连，输入光纤1和输出光纤2均为单模光纤；毛细玻璃管2的内径为75μm，外径为125μm，长度为10～50mm；将液位传感器垂直浸没在液体中，当检测容器中液体高度发生变化时，毛细玻璃管2中每个谐振波长处的传输功率发生相应改变，通过功率计检测透射峰波长的强度变化实现对液位高低的测量。单色激光器为输入光源,其波长为特定值，包括：1185nm，1210nm,1235nm,1262nm，1290nm。输入光纤1、输出光纤3和毛细玻璃管2外径相同，且光纤纤芯正对毛细管中心，三者之间通过对芯熔接的方式进行熔接。输入光纤1和输出光纤3的外包层直径为125μm，纤芯直径为8μm。在本专利技术的另一个具体实施例中，该液位传感器的毛细玻璃管横截面有内外两层，内径75μm，外径125μm。所用单模光纤为标准单模光纤，外包层直径125μm，纤芯直径8μm。将毛细玻璃管两端和单模光纤对芯熔接构成该传感器。当将玻璃管垂直浸没到液体中时，液位的变化会使得传输光谱中透射峰的强度变化，通过监测透射峰的强度来实现对液位高低的测量。以波长为特定值(1185nm，1210nm,1235nm,1262nm，1290nm)的单色激光为输入光源，传输到玻璃管后，通过监测输出激光功率可以实现对液位的测量。本专利技术实施例的基于石英毛细玻璃管的液位传感器的制备方法，包括以下步骤：S1、毛细玻璃管预处理：选取一根毛细玻璃管，其内径为75μm，外径为125μm，使用刀片去除掉玻璃管的涂覆保护层，并用酒精擦拭玻璃管表面以除去涂覆层残留物；使用光纤切割刀将玻璃管的一端切平整，然后间隔10～50mm的距离，切割出另一个平整的端面；S2、熔接单模光纤：使用光纤熔接机的手动操作功能，将输入端和输出端的单模光纤的纤芯与毛细玻璃管的中心手动对齐；设置光纤熔接机的熔接参数为：放电强度20单位，放电时间700ms，将预处理后的毛细玻璃管与单模光纤进行熔接得到液位传感器。在本专利技术的另一个具体实施例中，该传感器的制作方法具体为：一、毛细玻璃管预处理。选取一端毛细玻璃管，使用刀片去除掉玻璃管的涂覆保护层，并用酒精擦拭玻璃管表面以除去涂覆层残留物。使用光纤切割刀将玻璃管的一端切平整，然后在离该端面一段距离处切出另外一个平整的端面，具体的距离根据实际需要而定，这里我们选取13mm。二、和普通单模光纤的熔接。处理过的毛细玻璃管最后需要和单模光纤熔接起来以完成整个器件的制作。熔接使用光纤熔接机的手动操作功能来完成。手动对准时要保证两者的纤芯正对着，防止错位造成多模干涉。熔接参数设置为放电强度20单位，放电时间700ms，将处理过的毛细玻璃管的两端都按上述要求熔接上单模光纤即完成传感器的制作。三、传感器的温度及液位测量应用：当液位传感器用于测量液位时，将器件的探头部分即毛细玻璃管部分，垂直放置在要测的液面部分。当水面开始浸没毛细玻璃管时，器件的传输功率会发生变化，输出波长的强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于石英毛细玻璃管的液位传感器，其特征在于，包括毛细玻璃管(2)，毛细玻璃管(2)两端设置有输入光纤(1)和输出光纤(2)；液位传感器的输入端通过输入光纤(1)与单色激光器相连，输出端通过输出光纤(3)与功率计相连，输入光纤(1)和输出光纤(2)均为单模光纤；毛细玻璃管(2)的内径为75μm，外径为125μm，长度为10～50mm；将液位传感器垂直浸没在液体中，当检测容器中液体高度发生变化时，毛细玻璃管(2)中每个谐振波长处的传输功率发生相应改变，通过功率计检测透射峰波长的强度变化实现对液位高低的测量。

【技术特征摘要】
1.一种基于石英毛细玻璃管的液位传感器，其特征在于，包括毛细玻璃管(2)，毛细玻璃管(2)两端设置有输入光纤(1)和输出光纤(2)；液位传感器的输入端通过输入光纤(1)与单色激光器相连，输出端通过输出光纤(3)与功率计相连，输入光纤(1)和输出光纤(2)均为单模光纤；毛细玻璃管(2)的内径为75μm，外径为125μm，长度为10～50mm；将液位传感器垂直浸没在液体中，当检测容器中液体高度发生变化时，毛细玻璃管(2)中每个谐振波长处的传输功率发生相应改变，通过功率计检测透射峰波长的强度变化实现对液位高低的测量。2.根据权利要求1所述的基于石英毛细玻璃管的液位传感器，其特征在于，单色激光器为输入光源,其波长为特定值，包括：1185nm，1210nm,1235nm,1262nm，1290nm。3.根据权利要求1所述的基于石英毛细玻璃管的液位传感器，其特征在于，输入光纤(1)、输出光纤(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘书辉，陆培祥，田婕，夏巨江，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42