[实用新型]一种改进型双光纤光栅封装的液位传感器

说明书

本实用新型公开了一种改进型双光纤光栅封装的液位传感器，包括：双仓金属结构架，双仓金属结构架内部设有间隔壁，间隔壁将双仓金属结构架分成压力仓和温度仓；压力仓远离间隔壁的一端设有金属膜片，压力仓内设有压力光纤光栅，温度仓内设有温度补偿光纤光栅；压力光纤光栅的一端连接金属膜片，另一端经过预拉伸穿过间隔壁与温度补偿光纤光栅一端熔接；温度补偿光纤光栅另一端穿过双仓金属结构架与信号采集装置连接。本实用新型有益效果：温度光栅处于适度自由状态仅对环境的温度敏感，温度光栅与应力光栅处于同一温度场中起到液位补偿的作用，有效的提高测量精度。

技术领域

本实用新型属于光纤传感器制备技术领域，涉及光纤光栅的封装尤其是带温度补偿的补偿型光栅封装方式。

背景技术

光纤光栅由于体积小、耐腐蚀、抗电磁干扰、易于组网复用等特点，在传感器领域越来越受重视。在水深测量领域，光纤光栅压力传感器具有广泛的应用前景，但由于裸光栅的压力系数仅为3pm/MPa,如此低的压力系数不能满足实际应用中的常规测量要求。另一方面，光纤光栅对应变和温度同时敏感，在传感过程中容易引起交叉敏感问题。因此，为了达到压力测量的目标，需对光纤光栅进行压力增敏，同时还要进行温度补偿。

传统的压力传感器尽管结构各异，一般均采用双光栅形式，但并没有有效解决温度的交叉敏感问题，这是由于传感器处于一个温度实时变化的环境中，温度补偿光栅对温度的响应速度小于压力敏感光栅，导致无法获得准确的实时水位信息。

实用新型内容

为了解决背景技术中传统光纤光栅压力传感器无法实时精确测量液位深度的缺点，本实用新型公开了一种改进型双光纤光栅封装的液位传感器，首先选择线性响应水压变化的弹性膜片，使粘接在膜片上的压力光栅的波长变化能线性响应水压变化。然后压力光栅与温度光栅处于相同的温度场中，保证两个光栅对温度同一响应。并且采用一致的环氧树脂胶封装，消除因不同材料导致温度膨胀系数的不同对光栅的影响。测量时先通过对压力光栅初始波长的标定和温度光栅初始温度波长的标定，计算时从读取的波长数据中消除温度变化对压力光栅波长的影响，通过波长与水压的换算从而准确得到液位深度的信息。有效解决传统光纤光栅压力传感器不能实时精确测量液位深度的缺点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种改进型双光纤光栅封装的液位传感器，包括：双仓金属结构架，所述双仓金属结构架内部设有间隔壁，所述间隔壁将双仓金属结构架分成压力仓和温度仓；所述压力仓远离间隔壁的一端设有金属膜片，所述压力仓内设有压力光纤光栅，所述温度仓内设有温度补偿光纤光栅；所述压力光纤光栅的一端连接金属膜片，另一端经过预拉伸穿过间隔壁与温度补偿光纤光栅一端熔接；所述温度补偿光纤光栅另一端穿过双仓金属结构架与信号采集装置连接。

进一步地，所述金属膜片通过激光焊接与双仓金属结构架紧密固定形成周边夹紧结构，所述金属膜片中央与金属毛细管焊接形成中央硬心，所述压力光纤光栅的一端固定在所述中央硬心上。

进一步地，所述压力光纤光栅和温度补偿光纤光栅剥除涂覆层后通过光纤熔接在一起。

进一步地，所述间隔壁上设有第一开槽毛细管，所述压力光纤光栅通过第一开槽毛细管与双仓金属结构架连接。

进一步地，所述温度补偿光纤光栅通过第二开槽毛细管与双仓金属结构架连接。

进一步地，还包括：外筒，所述外筒与双仓金属结构架通过螺纹槽衔接；外筒与双仓金属结构架之间设置O型密封圈。

本实用新型公开了一种光纤光栅液位监测系统，包括：权利上述的任一种改进型双光纤光栅封装的液位传感器、波长解调仪和上位机解调系统；

所述液位传感器、波长解调仪和上位机解调系统依次连接。

本实用新型有益效果：