【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤传感领域，尤其涉及一种基于三波长相位解调的光纤液位传感解调仪。
技术介绍
1、液位监测是保证生产安全和生产质量的关键环节，化工原料储存、制药生产以及石油开采等领域都离不开液位的监控。
2、目前市场上主要使用电容式、超声波式和磁致伸缩式的液位传感器实现对液位参数的测量和控制，但是它们的抗电磁干扰能力差，在强电磁干扰的应用环境中无法正常使用，严重影响系统生产安全的顺利进行。因此，光纤传感技术以其独特的优势被广泛研究。
3、专利号为cn201810609327.7的中国专利中公开了一种开腔压差式光纤法珀液位传感器，该传感器包括由单晶硅膜片、圆管状的高硼硅玻璃套管、圆柱形的d型高硼硅玻璃管和光纤以及所构成的一个法珀腔，其中：所述单晶硅膜片作为弹性膜片，用于感受压力；所述高硼硅玻璃套管、d型高硼硅玻璃管同时作为传感器的支撑结构和光纤的容纳结构；其中：高硼硅玻璃套管和单晶硅膜片贴紧；d型高硼硅玻璃管与单晶硅膜片非接触，d型高硼硅玻璃管外径与高硼硅玻璃套管内径相同；光纤从d型高硼硅玻璃管中穿过，d型高硼硅玻璃管外侧具有一个与轴平行的平面，插入高硼硅玻璃套管后，与轴平行的平面与高硼硅玻璃套管内壁构成一个轴向的通孔；通孔使法珀腔与外界连通；光纤端面与d型高硼硅玻璃管端面持平；所述光纤的端面和单晶硅膜片的内表面形成法珀腔的两个反射面，光纤与单晶硅膜片的距离决定了单晶硅膜片不发生形变时法珀腔的初始腔长。
4、但是，上述专利的弹性膜片的外表面比较光滑，会形成第三个反射面，造成光纤传感器存在多光束干涉
技术实现思路
1、为了解决上述现有技术的不足，本技术提供一种光纤液位传感解调仪，基于三波长相位解调法，可降低多光束干涉对光纤液位传感器的检测影响。
2、本技术所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
3、一种基于三波长相位解调的光纤液位传感解调仪，包括光纤液位传感器，以及宽带光源、光纤环形器、波分复用器、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、模数转换器、mcu处理器和液位显示器，所述光纤环形器具有入射端、透射端和反射端，所述光纤环形器的入射端连接至所述宽带光源，所述光纤环形器的透射端连接至所述光纤液位传感器，所述光纤环形器的反射端连接至所述波分复用器的输入端；所述波分复用器的第一输出端连接至所述第一光电探测器的输入端，所述波分复用器的第二输出端连接至所述第二光电探测器的输入端，所述波分复用器的第三输出端连接至所述第三光电探测器的输入端；所述第一光电探测器、第二光电探测器及第三光电探测器的输出端连接至所述模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接至所述mcu处理器的输入端，所述mcu处理器的输出端连接至所述液位显示器的输入端。
4、进一步的，所述光纤液位传感器包括光纤组件、微腔器件和弹性膜片，所述微腔器件具有光学微腔以及与所述光学微腔的两端分别连通的第一端口和第二端口，所述弹性膜片具有相对的内侧表面和外侧表面；所述微腔器件的第一端口与所述光纤组件的端面相插接，所述微腔器件的第二端口与所述弹性膜片的内侧表面相连接。
5、进一步的，所述弹性膜片的外侧表面上形成有多个环形凹槽，各个环形凹槽之间构成同心环结构且圆心与所述光学微腔的中心轴相对准。
6、进一步的，所述弹性膜片的内侧表面上形成有圆形凹槽，所述圆形凹槽的圆心与所述环形凹槽的圆心相对准。
7、进一步的，所述圆形凹槽的直径小于或等于最小环形凹槽的内径，所述圆形凹槽的深度与所述环形凹槽的深度之和小于所述弹性膜片的膜厚。
8、进一步的，所述弹性膜片的内侧表面上形成有高反射膜层。
9、进一步的，所述高反射膜层包括纳米铬膜层和纳米金膜层。
10、进一步的，所述光纤组件包括光纤纤芯和插芯器件，所述光纤纤芯插入所述插芯器件内，且所述光纤纤芯和所述插芯器件朝向所述微腔器件的端面相平齐。
11、进一步的，所述弹性膜片包括外围区域和中心区域，所述外围区域围绕在所述中心区域外，所述外围区域可通过粘合剂与所述微腔器件的第二端口相连接，以使得所述中心区域悬浮于所述微腔器件的光学微腔前。
12、进一步的，所述环形凹槽形成于所述弹性膜片的外侧表面的中心区域内，所述圆形凹槽形成于所述弹性膜片的内侧表面的中心区域内。
13、进一步的，所述光纤组件包括光纤纤芯和插芯器件，所述光纤纤芯插入所述插芯器件内，且所述光纤纤芯和所述插芯器件朝向所述微腔器件的端面相平齐。
14、本技术具有如下有益效果：
15、本专利的光纤液位传感解调仪利用所述波分复用器在所述光纤液位传感器输出的反射光束中选择输出具有不同波长的三道光束，并通过所述第一光电探测器、第二光电探测器和第三光电探测器分别对三道光束进行采集，然后依次通过所述模数转换器和所述mcu处理器对采集到的三道光束的相位信息进行模数转换和数字化处理，最终解调出所述光纤液位传感器检测到的液位数据进行显示，可降低多光束干涉对所述光纤液位传感器的双光束干涉信号的影响，提到液位检测精度；
16、本专利在所述弹性膜片的内侧表面上制作所述高反射膜层，以提高所述弹性膜片的内侧表面的反射率，进而将全部宽带光束反射回所述光纤组件中，以避免宽带光束在所述弹性膜片的外侧表面上形成第三道反射光束，防止出现多光束干涉的情况；
17、本专利通过在所述弹性膜片的外侧表面上制作构成同心环结构的多个环形凹槽，增加了所述弹性膜片的挠性，当所述弹性膜片向外形变时，位于所述环形凹槽两侧的膜片凸起沿切线方向相背移动，使得所述环形凹槽的开口被拉伸变大，当所述弹性膜片向内形变时，位于所述环形凹槽两侧的膜片凸起沿切线方向相向移动，使得所述环形凹槽的开口被压缩变小，所述弹性膜片可通过所述环形凹槽的拉伸和压缩具有更大的形变能力，进而拥有更大的承载能力。
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1.一种基于三波长相位解调的光纤液位传感解调仪，其特征在于，包括光纤液位传感器，以及宽带光源、光纤环形器、波分复用器、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、模数转换器、MCU处理器和液位显示器，所述光纤环形器具有入射端、透射端和反射端，所述光纤环形器的入射端连接至所述宽带光源，所述光纤环形器的透射端连接至所述光纤液位传感器，所述光纤环形器的反射端连接至所述波分复用器的输入端；所述波分复用器的第一输出端连接至所述第一光电探测器的输入端，所述波分复用器的第二输出端连接至所述第二光电探测器的输入端，所述波分复用器的第三输出端连接至所述第三光电探测器的输入端；所述第一光电探测器、第二光电探测器及第三光电探测器的输出端连接至所述模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接至所述MCU处理器的输入端，所述MCU处理器的输出端连接至所述液位显示器的输入端。
2.根据权利要求1所述的光纤液位传感解调仪，其特征在于，所述光纤液位传感器包括光纤组件、微腔器件和弹性膜片，所述微腔器件具有光学微腔以及与所述光学微腔的两端分别连通的第一端口和第二端口，所述弹性膜片具有相对的内侧表面
3.根据权利要求2所述的光纤液位传感解调仪，其特征在于，所述弹性膜片的内侧表面上形成有高反射膜层。
4.根据权利要求3所述的光纤液位传感解调仪，其特征在于，所述高反射膜层包括纳米铬膜层和纳米金膜层。
5.根据权利要求2所述的光纤液位传感解调仪，其特征在于，所述弹性膜片的外侧表面上形成有多个环形凹槽，各个环形凹槽之间构成同心环结构且圆心与所述光学微腔的中心轴相对准。
6.根据权利要求5所述的光纤液位传感解调仪，其特征在于，所述弹性膜片的内侧表面上形成有圆形凹槽，所述圆形凹槽的圆心与所述环形凹槽的圆心相对准。
7.根据权利要求6所述的光纤液位传感解调仪，其特征在于，所述圆形凹槽的直径小于或等于最小环形凹槽的内径，所述圆形凹槽的深度与所述环形凹槽的深度之和小于所述弹性膜片的膜厚。
8.根据权利要求6所述的光纤液位传感解调仪，其特征在于，所述弹性膜片包括外围区域和中心区域，所述外围区域围绕在所述中心区域外，所述外围区域可通过粘合剂与所述微腔器件的第二端口相连接，以使得所述中心区域悬浮于所述微腔器件的光学微腔前。
9.根据权利要求8所述的光纤液位传感解调仪，其特征在于，所述环形凹槽形成于所述弹性膜片的外侧表面的中心区域内，所述圆形凹槽形成于所述弹性膜片的内侧表面的中心区域内。
10.根据权利要求2所述的光纤液位传感解调仪，其特征在于，所述光纤组件包括光纤纤芯和插芯器件，所述光纤纤芯插入所述插芯器件内，且所述光纤纤芯和所述插芯器件朝向所述微腔器件的端面相平齐。
...【技术特征摘要】
1.一种基于三波长相位解调的光纤液位传感解调仪，其特征在于，包括光纤液位传感器，以及宽带光源、光纤环形器、波分复用器、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、模数转换器、mcu处理器和液位显示器，所述光纤环形器具有入射端、透射端和反射端，所述光纤环形器的入射端连接至所述宽带光源，所述光纤环形器的透射端连接至所述光纤液位传感器，所述光纤环形器的反射端连接至所述波分复用器的输入端；所述波分复用器的第一输出端连接至所述第一光电探测器的输入端，所述波分复用器的第二输出端连接至所述第二光电探测器的输入端，所述波分复用器的第三输出端连接至所述第三光电探测器的输入端；所述第一光电探测器、第二光电探测器及第三光电探测器的输出端连接至所述模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接至所述mcu处理器的输入端，所述mcu处理器的输出端连接至所述液位显示器的输入端。
2.根据权利要求1所述的光纤液位传感解调仪，其特征在于，所述光纤液位传感器包括光纤组件、微腔器件和弹性膜片，所述微腔器件具有光学微腔以及与所述光学微腔的两端分别连通的第一端口和第二端口，所述弹性膜片具有相对的内侧表面和外侧表面；所述微腔器件的第一端口与所述光纤组件的端面相插接，所述微腔器件的第二端口与所述弹性膜片的内侧表面相连接。
3.根据权利要求2所述的光纤液位传感解调仪，其特征在于，所述弹性膜片的内侧表面上形成有高反射膜层。
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【专利技术属性】
技术研发人员：王明秀，刘申，王义平，张维冠，洪桂清，丁伟，刘博男，肖月亮，林侨，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：
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