[发明专利]基于光纤光频域反射的超低温液位传感方法及组件

权利要求书

1.基于光纤光频域反射的超低温液位传感组件，包括光纤芯(1)，其特征在于：所述光纤芯(1)的表面包裹有纤维加固层(2)，所述纤维加固层(2)的表面包裹有隔离层(3)，所述隔离层(3)的表面包裹有光纤发热层(6)，所述光纤发热层(6)的表面均匀排列有测位组件(7)，所述测位组件(7)包括嵌合在光纤发热层(6)的测位光纤头(15)，所述测位光纤头(15)的首端贯穿光纤发热层(6)，所述光纤发热层(6)采用双光纤平行粘合固定，光纤发热层(6)尾端连接有内置光纤(9)，且内置光纤(9)和测位光纤头(15)之间设置有伸缩端(8)，所述内置光纤(9)的尾端连接有外置光纤(11)，所述外置光纤(11)和内置光纤(9)的连接位置自上而下依次套接有封闭盖板(12)，电磁屏蔽层(13)，伸缩层(10)和隔温层(14)。

2.根据权利要求1所述的基于光纤光频域反射的超低温液位传感组件，其特征在于：所述光纤芯(1)的两端分别有光学泵浦通道(4)和信号通道(5)。

3.根据权利要求1所述的基于光纤光频域反射的超低温液位传感组件，其特征在于：所述纤维加固层(2)采用玻璃纤维，且纤维加固层(2)的表面涂覆有金属漆，纤维加固层(2)表面的金属漆采用银基金属漆。

4.根据权利要求1所述的基于光纤光频域反射的超低温液位传感组件，其特征在于：所述电磁屏蔽层(13)采用高密度聚乙烯复合碳纤维管的板材压合成型，且电磁屏蔽层(13)采用微孔板材，所述内置光纤(9)的表面涂覆有钼镀层，所述伸缩端(8)表面缠绕有高强度尼龙丝。

5.基于光纤光频域反射的超低温液位传感方法，基于如权利要求1-4任一项所述的基于光纤光频域反射的超低温液位传感组件实现，其特征在于：所述超低温液位传感方法的步骤如下：

Sp1、内置低温液体储罐：将光纤测位组件嵌合在超低温原料储罐之中；

Sp2、电阻加热：启动光纤发热层(6)，且光纤发热层(6)表面一部分浸没于液体之中，一部分暴露在储罐空气之中；

Sp3、测位模块测量：上述Sp1、Sp2运行开始之后，将测位组件(7)接入光学处理单元之中，且光学处理单元的终端接入光学后向散射反射计；

Sp4、反馈信号：通过Sp3位置的测位组件(7)可以测量得到大量的点位温度数据，通过数据分析，得到液气分界线的位置，得到准确的液位信息。

6.根据权利要求5所述的基于光纤光频域反射的超低温液位传感方法，其特征在于：所述内置低温液体储罐过程中保证光纤测位组件至少三分之一至多三分之二的部位浸没于液体之中，所述测位模块测量过程中，需要保证测位模块在测位组件表面等间距均匀排列，且测位模块的光信号接收瑞利散射反馈的光信号。

7.根据权利要求5所述的基于光纤光频域反射的超低温液位传感方法，包括超低温罐体和安装于罐体表面的测位组件(7)，其特征在于：所述测位模块测量的流程包括如下模块：

测位模组：所述测位模组的测位组件(7)的信号接收端连接在超低温罐体的内壁上，并且呈几何整列均匀分布，所述测位模块的信号收发连接端连接有直连光电转换模块的示波器；

信号模块：所述信号模块包括和测位模块电连接的光信号模块、中间处理模块和后处理模块。

8.根据权利要求7所述的基于光纤光频域反射的超低温液位传感方法，其特征在于：所述信号模块的中间处理模块包含和光信号模块电连接的处理电路，所述处理电路为两组，两组所述处理电路之间电连接有光探测模块，所述光探测模块和两端电连接的处理电路均和云端数据相互无线电连接，且光探测模块和两端电连接的处理电路和云端数据之间的电连接采用DES和Arnold结合的加密传输算法。

9.根据权利要求7所述的基于光纤光频域反射的超低温液位传感方法，其特征在于：所述后处理模块包括和云端数据相互电信号连接的服务器，所述服务器和中间处理模块之间电连接有数据处理模组，所述数据处理模组为物理数据存储，且数据处理模组采用物理网络隔离，并且数据处理模组的信息在局域网中采用MAC独立配对的方式进行数据传输。