[实用新型]一种基于马赫‑增德尔干涉的光纤水位传感装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感的技术领域，尤其涉及一种基于马赫-增德尔干涉的光纤水位传感装置。

背景技术

在某些复杂的环境中，对水位的实时监测必不可少。例如地下水资源复杂难测，且地下水的污染和地下水超采引起的地面沉降是缓变型的，一旦积累到一定程度，将造成不可逆的破坏；海底情况复杂，当海啸发生时，会给周边的人们带来巨大的经济财产损失，甚至威胁生命安全，因此实时有效的监测水位变化非常重要。为了提高测量精度并实现非接触绝对测量,采用光学干涉技术，为了简化光路结构和提高光路稳定性,结合了光纤传感技术,提出了一种光纤干涉水位传感器。

水位传感器有很多不同的类型，在公开的专利号为CN205049204U的中国专利中，提出了一种压阻式水位计，该水位计采用电流型压阻传感器，通过恒流源电流的作用，输出变化的电压信号,再经过放大、模数转换、信号处理后发送至数据采集装置，该水位计的缺点是电路结构复杂，受电磁干扰影响严重；在公开的专利号为CN205898251U的中国专利中，提出了一种超声波水位计，该水位计包括发射模块、接收模块等，利用超声波发射接收的原理来测量液位,但超声波的发射接收对环境要求比较高,不能应用于复杂恶劣的水环境下；在公开的专利号为CN204461547U的中国专利中，提出了一种光纤干涉水位传感器，利用光纤传感技术，构造迈克尔逊干涉结构，通过相位解调实现水位测量，但是该结构将光纤缠绕在硅胶柱体上，当水位变化时光纤被拉伸，当光纤达到拉伸极限时，橡胶柱体还可以进行弹性变化，因此光纤拉伸量较大时不能准确反应水位的变化。

综上所述，如何解决现有技术中存在的水位传感器测量精度低、范围小的问题，尚缺乏有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，克服现有技术中存在的水位传感器测量精度低、范围小的问题，本实用新型的目的是提供一种基于马赫-增德尔干涉的光纤水位传感装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下一种技术方案：

一种基于马赫-增德尔干涉的光纤水位传感装置，该装置包括：

激光器(1)、第一耦合器(2)、第一准直器(3)、第二准直器(4)、敏感结构(5)、第二耦合器(6)、光电探测器(7)和上位机解调系统(8)；

所述激光器(1)的输出与所述第一耦合器(2)的输入端相连；

所述第一耦合器(2)的输出端分为两路，一路连接所述第一准直器(3)和所述第二准直器(4)后连接所述第二耦合器(6)的输入端，构成探测臂，所述敏感结构(5)用于固定所述第一准直器(3)和所述第二准直器(4)并感受水位变化，另一路连接所述第二耦合器(6)的另一个输入端，构成参考臂；

所述第二耦合器(6)的输出端依次连接所述光电探测器(7)和上位机解调系统(8)，从所述第一耦合器(2)分别经探测臂和参考臂到达所述第二耦合器(6)的结构构成马赫-增德尔干涉。

进一步的，所述敏感结构(5)包括架框(10)、外接头(9)、压紧块(11)、两个焊接细管(12)、连接固定片(13)、锁紧螺钉(14)、水带(15)、夹紧片(16)、两个过渡焊片(17)，所述外接头(9)通过所述架框(10)固定；

所述压紧块(11)压紧所述水带(15)，两个过渡焊片(17)安装于所述压紧块(11)上，两个焊接细管(12)分别连接所述第一准直器(3)、所述第二准直器(4)和两个过渡焊片(17)，所述连接固定片(13)的一端通过锁紧螺钉(14)固定于所述架框(10)上，另一端与所述压紧块(11)焊在一起，所述夹紧片(16)夹紧所述水带(15)，实现密封。

进一步的，所述外接头(9)与所述水带(15)连接，水位发生变化时，水通过所述外接头(9)进入所述水带(15)。

进一步的，所述压紧块(11)包括第一压紧块与第二压紧块，所述第一压紧块与所述第二压紧块分别位于所述水带两侧。

进一步的，所述第一压紧块与所述第二压紧块之间的间隙可变，且根据所述水带(15)内的水量变化。

进一步的，两个过渡焊片(17)组成第一过渡焊片组，所述敏感结构还包括第二过渡焊片组，所述第二过渡焊片组安装于所述压紧块(11)上所述第一过渡焊片组的对称侧。

进一步的，两个焊接细管(12)组成第一焊接细管组，所述敏感结构还包括第二焊接细管组，所述第二焊接细管组分别连接所述第一准直器(3)、所述第二准直器(4)和第二过渡焊片组中的两个过渡焊片。