光纖液面傳感器：光纖傳感器

一、定義
光纖傳感器：是利用光學器件/光纖材料固有的良好的抗電磁干擾（EMI/RFI）特性，能適應嚴格環境使用的傳感器。此外，光纖傳感器與相應的信號調理設備可配套組成一個完整的光纖傳感系統。深圳新世聯科技有限公司提供業界完善的光纖傳感器及監測系統解決方案。
二、工作原理
光纖傳感器的基本工作原理是將來自光源的光經過光纖送入調制器，使待測參數與進入調制區的光相互作用后，導致光的光學性質（如光的強度、波長、頻率、相位、偏正態等）發生變化，稱為被調制的信號光，在經過光纖送入光探測器，經解調后，獲得被測參數。
三、分類
光纖傳感器分類：
光纖溫度傳感器 光纖壓力傳感器 光纖應變傳感器 光纖位移傳感器 光纖折射率傳感器
四、應用
光纖傳感器應用領域：超高電壓環境物理量測量；有電磁干擾環境物理量測量；宇航，核電項目研究，參量測量；有害有毒環境物理量測量；醫療設備；大型建筑結構等。

光纖液面傳感器：光纖液位傳感器

（
54
）發明名稱

?
光纖液位傳感器

（
57
）摘要

?
光纖液位傳感器，涉及一種用于生
產、儲存。運輸。裝卸等部位的液位檢測的
傳感器。它由光纖敏感頭、探頭座、防爆盒
等構成。光纖敏感頭由
U
形敏感頭及內裝的
入射光纖、回光光纖構成，光纖敏感頭安裝
在探頭座上，探頭座裝在光纖探測桿內，光
纖探測桿或直接連接，或通過連接軸、經金
屬波紋管接防爆盒及其內的光纖耦合器及其
外的輸出電纜。本實用新型結構精巧、性能
可靠、成本低、體積小、使用壽命長，耐高

光纖液面傳感器：光纖液位傳感器？

液位傳感器主要分為兩種:開關式液位傳感器和連續式液位傳感器。開關式液位傳感器主要是用于獲得特殊位置的液位值。連續式傳感器運用于測量一定范圍內的液位值。
常用的液位傳感器的工作原理為:
1、液位與液體壓力的正比關系；
2、利用被測液體電導率大于空氣的原理；
3、聲波從液面傳到液體底部所需的時間。
這些傳感器分別歸類為:電子式、機械一電子式和聲波式。聲波式傳感器非常復雜而且由于結構的原因主要運用于深水位和大型儲水池的液位測量。電子式和機械一電子式在結構上非常簡單，但它們的缺點在測量易燃易爆液體時的安全性不高。
由于光纖傳感器絕緣性能好、防爆、耐腐蝕、耐水性好而且可以做成非常小巧的傳感器，使得光纖液位傳感器在這些領域發揮了巨大的作用。
早起商業化應用的光纖液位傳感器多為開關壓力開關式液位傳感器，國內最典型的就是姜德生院士早期的產品。G.Betta等提出一種連續液位測量的光纖傳感器，其原理是，多模階躍型裸光纖在空氣中可認為是雙包層結構(折射率變化為高一低一低)，而進入折射率大于包層的液體中時相當于W型光纖(折射率變化為高一低一高)；通過測量光纖中傳輸光的衰減即可得到液位信息。
對于連續型液位傳感器來說，據我所知道的多為壓力式的液位傳感器，另外還有浮子式光纖液位傳感器（這個更類似于機械式）。液體壓力式的光纖液位傳感器商用化上最好的應該說是fp原理的液位傳感器，他可以達到較大的量程，百米以上，毫米級的精度，近些年fbg壓力傳感器的產品化也有了很大的進步。

光纖液面傳感器：光纖液位計

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光纖液位計
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光纖水位計包括水位計傳感器部分和控制電路終端部分。其中，水位計傳感器部分采用光路耦合調節設備與光纜連接用于傳遞承載水位信息的光信號，控制電路終端部分采用激光調制技術，發送不同功能的調制激光信號，通過調制、對比與檢測，獲得水位的準確信息。這一原理實現了全程光測量，在室外不使用任何帶電器件，可以杜絕靜電危害防止雷電擊毀
中文名
光纖液位計
組    成
水位計傳感器、控制電路終端
技    術
激光調制技術
其    他
納入了國家863項目
目錄
1
背景
2
系統介紹
3
系統特點
4
系統組成
5
技術參數
6
應用領域
光纖液位計背景
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語音
光纖液位計——納入國家863項目黃島油庫區始建于1973年，勝利油田開采出的原油經東（營）黃（島）長管輸線輸送到黃島油庫后，由青島港務局油碼頭裝船運往各地。黃島油庫原油儲存能力76萬立方米，成品油儲存能力約6萬立方米，是我國三大海港輸油專用碼頭之一。1989年8月12日9時55分，石油天然氣總公司管道局勝利輸油公司黃島油庫老罐區，2.3萬立方米原油儲量的 5號混凝土油罐爆炸起火，大火前后共燃燒104小時，燒掉原油4萬多立方米，占地250畝的老罐區和生產區的設施全部燒毀，這起事故造成直接經濟損失 3540萬元。在滅火搶險中，10輛消防車被燒毀，19人犧牲，100多人受傷。其中公安消防人員犧牲 14人，負傷 85 人。事故分析黃島油庫特大火災事故的直接原因：是由于非金屬油罐本身存在的缺陷，遭受對地雷擊產生感應火花而引爆油氣。事故發生后，在排除人為破壞、明火作業、靜電引爆等因素和實測避雷針接地良好的基礎上。根據當時的氣象情況和有關人員的證詞（當時，青島地區為雷雨天氣），經過深入調查和科學論證，事故原因的焦點集中在雷擊的形式上。混凝土油罐遭受雷擊引爆的形式主要有六種：一是球雷雷擊；二是直擊避雷針感應電壓產生火花；三是雷電直接燃爆油氣；四是空中雷放電引起感應電壓產生火花；五是繞擊雷直擊；六是罐區周圍對地雷擊感應電壓產生火花。經過對以上雷擊形式的勘察取證、綜合分析，5號油罐爆炸起火的原因，排除了前四種雷擊形式；第5種雷擊形成可能性極小，理由是：繞擊雷繞擊率在平地是0.4%，山地是1%，概率很小；繞擊雷的特征是小雷繞去，避雷針越高繞擊的可能性越大。當時青島地區的雷電強度屬中等強度，5號罐的避雷針高度為30米，屬較低的，故繞擊的可能性不大；經現場發掘和清查，罐體上未找到雷擊痕跡。因此繞擊雷也可以排除。事故原因極大可能是由于該庫區遭受對地雷擊產生感應火花而引爆油氣。根據是：（l）8月12日9時55分左右，有6人從不同地點目擊，5號油罐起火前，在該區域有對地雷擊。（2）中國科學院空間中心測得，當時該地區曾有過二三次落地雷，最大一次電流104安培。（3）5號油罐的罐體結構及罐頂設施隨著使用年限的延長，預制板裂縫和保護層脫落，使鋼筋外露。罐頂部防感應雷屏蔽網連接處均用鐵卡壓固。油品取樣孔采用九層鐵絲網覆蓋。5號罐體中鋼筋及金屬部件的電氣連接不可靠的地方頗多，均有因感應電壓而產生火花放電的可能性。（4）根據電氣原理，50～60米以外的天空或地面雷感應，可使電氣設施100～200毫米的間隙放電。從5號油罐的金屬間隙看，在周圍幾百米內有對地的雷擊時，只要有幾百伏的感應電壓就可以產生火花放電。（5）5號油罐自8月12日凌晨2時起到9時55分起火時，一直在進油，共輸入1.5萬立方米原油。與此同時，必然向罐頂周圍排放同等體積的油氣，使罐外頂部形成一層達到爆炸極限范圍的油氣層。此外，根據油氣分層原理，罐內大部分空間的油氣雖處于爆炸上限，但由于油氣分布不均勻，通氣孔及罐體裂縫處的油氣濃度較低，仍處于爆炸極限范圍。納入國家重點項目對于這場特大火災事故，李鵬總理指示：“需要認真總結經驗教訓，要實事求是，舉一反三，以這次事故作為改進油庫區安全生產的可以借鑒的反面教材。”應從以下幾方面采取措施：1．各類油品企業及其上級部門必須認真貫徹“安全第一、預防為主”的方針，各級領導在指導思想上、工作安排上和資金使用上要把防雷、防爆、防火工作放在頭等重要位置，要建立健全針對性強、防范措施可行、確實解決問題的規章制度。2．對油品儲、運建設工程項目進行決策時，應當對包括社會環境、安全消防在內的各種因素進行全面論證和評價，要堅決實行安全、衛生設施與主體工程同時設計、同時施工，同時投產的制度。切不可只顧生產，不要安全。3．充實和完善《石油設計規范》和《石油天然氣鉆井、開發、儲運防火防爆安全管理規定》，嚴格保證工程質量，把隱患消滅在投產之前。4．逐步淘汰非金屬油罐，今后不再建造此類油罐。對尚在使用的非金屬油罐，研究和采取較可靠的防范措施。提高對感應雷電的屏蔽能力，減少油氣泄漏。同時，組織力量對其進行技術鑒定，明確規定大修周期和報廢年限，劃分危險等級，分期分批停用報廢。5．研究改進現有油庫區防雷、防火、防地震、防污染系統；采用新技術、高技術，建立自動檢測報警聯防網絡，提高油庫自防自救能力。6．強化職工安全意識，克服麻痹思想。對隨時可能發生的重大爆炸火災事故，增強應變能力，制訂必要的消防、搶救、疏散、撤離的安全預案，提高事故應急能力。光纖液位計——研究由于黃島油庫特大火災事故給國家帶來巨大經濟損失，，國家大力投入研究改進現有油庫區防雷、防火、防地震、防污染系統等
光纖液位計系統介紹
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我國江河、湖泊、水庫數量眾多，水力資源豐富。為了合理利用水資源，實時檢測各種水域的水位情況尤為重要，因此水位計的需求量巨大。目前安裝于水電站、水庫、江河、湖泊等水域的水位計均采測量方式帶電或信息傳輸方式帶電式設備，此類水位計在雷電天氣下非常容易被擊毀，造成較大的經濟損失。武漢新烽光電科技有限公司經過長時間研究，攻克了這一難題，成功開發出一款新型的水位計----光纖水位計。我公司研發的新型光纖水位計包括水位計傳感器部分和控制電路終端部分。其中，水位計傳感器部分采用光路耦合調節設備與光纜連接用于傳遞承載水位信息的光信號，它純光無源不懼雷電，控制電路終端部分采用激光調制技術，發送不同功能的調制激光信號，通過調制、對比與檢測，獲得水位的準確信息。這一原理實現了全程光測量，在室外不使用任何帶電器件，可以杜絕水位計被雷電擊壞。適用于水電站、水庫、江河、湖泊等自然環境水域的水位測量。
光纖液位計系統特點
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語音
1、激光測距具有測量精度高、速度快、量程寬、不受環境因素影響等特點，可適用于各種不同條件下復雜環境的水位精密測量。2、系統水位信息的采集、檢測、傳輸均采用無源設計，室外機無任何帶電部分，本質安全、真正做到防雷擊、抗電磁干擾。3、不同于一般水位計產品只具備水位的測量與輸出功能，本系統具備完整的數據測量、檢測、傳輸、分析、水位分級預警，遠程WEB訪問獲取數據等功能，系統可作為獨立水位預警平臺使用。4、系統提供RS485、RS323、RJ48、GPRS/3G、4-20mA模擬量數據輸出接口,兼容當前主流周邊設備。5、無需建立靜水井等附屬工程，安裝工程量小，全電子結構設計，無任何機械部件、后期免維護。
光纖液位計系統組成
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語音
1、光纖水位傳感器探頭光纖傳感器探頭由高精度光耦合器和光路調節裝置組成，主要完成光信號的收發以及對水位數據的采集，將采集到的水位值由光纖發送到控制器。2、傳感器控制終端控制器由電源、光纖水位傳感模塊、轉換電路板以及顯示屏組成，它負責對光信號進行調制和解調，通過對光信號的解調來將水位信號換成電信號。控制器具有系統初始化、歷史數據查詢、通道設置、時間設置以及恢復出廠設置等功能，帶有4~20mA輸出、RS232、RS485以及GSM模塊，通過這些通信模塊可將水位信息傳輸到工控系統、電腦以及顯示器等，實現水位數據顯示。3、桌面顯示器顯示器(選配)是客戶直接觀察數據的窗口，具有實時水位、歷史數據查詢、時間設置等功能。顯示器具有大方、美觀、小巧方便等特點，有助于客戶更方便得查詢數據。
光纖液位計技術參數
編輯
語音
主要技術參數最大測量范圍40M精度±3mm分辨率1mm測量方式連續測量數據采集時間30秒報警方式蜂鳴器報警/電腦顯示/短信報警防護等級IP55,可有效防淋雨輸出4-20mA模擬量輸出、RS485、網口、RS232、、USB、GSM模塊工作電源工作電源電壓AC（187~240）V，DC：12V~24V交流電源頻率50HZ±2HZ系統工作環境環境溫度-10℃~55℃儲存溫度-10℃~60℃（終端）相對濕度≤95%RH（40±2℃）（無結露）
光纖液位計應用領域
編輯
語音
1、水電站、水庫、江河湖泊等自然水域。2、水箱、游泳池、自來水廠等人工水域。3、油箱、油庫等易燃易爆場場所。4、軍艦、油輪等高電磁干擾場所。B