[发明专利]一种基于扫频激光器解调的光纤干涉水位传感装置及方法

权利要求书

1.一种基于扫频激光器解调的光纤干涉水位传感装置，其特征在于，包括扫频激光器，激光器产生的激光经耦合器被分为两路，均由光纤传输，一路经过法珀标准具产生第一多光束干涉，另一路经过水压探头产生第二多光束干涉，通过解调第一多光束干涉和第二多光束干涉，获得水压探头内的水压值，根据压强与水位的关系，即可得到水位测量值；

所述水压探头具有外壳、水压力应变片、法珀腔和法珀腔调整机构，水压力应变片与水直接接触，且与法珀腔调整机构相连；当水位改变时，水压力应变片感受水位变化，带动法珀腔调整机构移动，使法珀腔的腔长随之改变，使得激光在水压探头内产生第二多光束干涉；

所述法珀腔调整机构采用与水压力应变片相连的滑动底座；

经法珀标准具产生第一多光束干涉的光路还设置有第一光电探测器。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述法珀腔包括与所述滑动底座相连的反射镜，固定于外壳内设定位置的准直器，光束从准直器出射，在准直器断面和反射镜表面之间形成多光束干涉。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述水压探头还包括水密封件、外缆壳，水密封件设置在水压探头的光纤入口端，与外缆壳相连接，外缆壳与外壳同轴连接，并且外缆壳的内径大于外壳内径。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，经水压探头产生第二多光束干涉的光路还设置有三端口环形器和第二光电探测器，三端口环形器的一端口连接耦合器，二端口连接水压探头，三端口连接第二光电探测器。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，第一光电探测器的输出与第二光电探测器的输出同时与上位机解调系统相连。

6.一种基于扫频激光器解调的光纤干涉水位传感方法，采用权利要求1-5任一项所述的光纤干涉水位传感装置，其特征在于，包括：将扫频激光器产生的激光分为两路，一路经过法珀标准具产生第一多光束干涉，另一路经过水压探头产生第二多光束干涉；解调第一多光束干涉和第二多光束干涉，获得水压探头内的水压值，根据压强与水位的关系，即可得到水位测量值；

所述水压探头内置有水压力应变片、法珀腔和法珀腔调整机构，水压力应变片与水直接接触，且与法珀腔调整机构相连；当水位改变时，水压力应变片感受水位变化，带动法珀腔调整机构移动，使法珀腔的腔长随之改变，使得激光在水压探头内产生第二多光束干涉。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，解调第一多光束干涉和第二多光束干涉，获得水压探头内的水压值包括：

解调第一多光束干涉，获得由法珀标准具所引起的干涉图中的第一相干光强；

解调第二多光束干涉，获得由水压探头所引起的干涉图中的第二相干光强；

将所述第一相干光强与第二相干光强做对比，得到水压探头中的法珀腔腔长，根据下式得到水压探头内的水压值：

P＝C₁×L₂

其中C₁为机械结构决定的常量；L₂为准直器和反射镜构成的法珀腔的腔长。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，采用相邻两峰值间的频率间距作为第一相干光强与第二相干光强的对比项。