[发明专利]一种可变量程的液位测量方法及其装置

说明书

本发明公开了一种可变量程的液位测量方法及其装置，所述装置包括：弹性膜片，设置在基座内，用于将外界压力转换成膜片的弹性变形；膜片面积调节器，设置于所述弹性膜片上端，用于通过改变膜片有效面积从而实现量程可调；光纤布拉格光栅，设置于圆形弹性体中部，用于通过受力后被改变的光栅间距大小反映出承压大小，进而转换为液位变化量；圆形弹性体，下端穿过所述膜片面积调节器后与所述弹性膜片弹性连接，用于将弹性膜片发生的变形量传递到光纤布拉格光栅，使光栅之间的间距发生改变，转化为波长的变化量。本发明量程手动可调，可针对性的对不同海域、不同深度的海洋湖泊进行准确的液位测量，灵活性强，适用范围大，成本低廉而且非常实用。

技术领域

本发明属于液位测量技术领域，如船舶液位测量、化工油罐等环境下的无电液位测量等，具体涉及一种可变量程的液位测量装置，还涉及一种可变量程的液位测量方法。通过将被测量压力P转换为弹性膜片的微量形变，再将弹性膜片的微量形变进一步转换为圆形弹性体中光纤光栅(FBG)波长的变化，从而再通过其他元器件对测定的波长数据进行转换，得到所需的液位数据。

背景技术

目前对于量程可调的压力传感器而言，大多实现方式以通过调节阀制成的压力传感器探头形式为主(如《FBG可变灵敏度压力传感器设计》选自《传感器与微系统》2006年第35卷第6期第69页-第71页)，且其主要发展趋势是向高精度方向发展、向小型化方向发展以及向高稳定性和宽温范围发展等方向发展，

对于目前现状而言，大多数压力传感器均以定量程压力传感器为主，对于量程可调且以光纤光栅作为传感元件的研究很多，但实际应用较少，因此考虑到船舶在海上安全作业或者航行的前提条件是对船舶各个系统的精准把握，在众多船舶技术系统中，液位测量系统已经变成船舶自动化系统中的一个不可缺失的重要部分。经过近十年的发展，液位测量系统的概念已经变得十分丰富。船舶液位测量数据的精确性与船舶能否在海上安全可靠的航行具有直接的关系。因此，设计一款以FBG光纤光栅作为传感元件且用于船舶液位测量的压力传感器是有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种可变量程的液位测量装置，量程手动可调，可针对性的对不同海域、不同深度的海洋湖泊进行准确的液位测量，灵活性强，适用范围大，成本低廉而且非常实用。

本发明的另一个目的在于提供了一种可变量程的液位测量方法，利用该液位测量装置实现船舶液位的实时测量，并通过控制系统及显示系统将液位信息显示在指定位置，并由控制系统对液位数据进行监测和预警，当液位高于或低于预设的合理值范围时，发报警系统进行预警，使船舶工作人员及时进行干预，消除风险，从而使航行的安全指数得到保障。

为进一步实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种可变量程的液位测量装置，包括：

弹性膜片，设置在基座内，用于将外界压力转换成膜片的弹性变形；

膜片面积调节器，设置于所述弹性膜片上端，用于通过改变膜片有效面积从而实现量程可调；

光纤布拉格光栅，设置于圆形弹性体中部，用于通过受力后被改变的光栅间距大小反映出承压大小，进而转换为液位变化量；

圆形弹性体，下端穿过所述膜片面积调节器后与所述弹性膜片弹性连接，用于将弹性膜片发生的变形量传递到所述光纤布拉格光栅，使光栅之间的间距发生改变，进而转化为波长的变化量；

通线柱，为所述光纤布拉格光栅的通线孔，用于使连接所述光纤布拉格光栅的通信线穿过。

作为优选，所述膜片面积调节器包括：组装在一起的上盖和下盖、以及安装在所述上盖和下盖组装后形成的腔体内的扇叶和支撑架，其中：

所述扇叶包括有多个按同一方向布设的叶片，这些叶片均匀环设于扇叶的中心，每个叶片上设置有一个孔，相应的所述下盖对应位置设置有短柱销，通过该短柱销对所述叶片进行安装定位，通过孔与短柱销的结合将所述叶片安装在所述下盖上面；