光纖液位傳感器原理及結(jié)構(gòu)圖

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圖9.5所示為基于全內(nèi)反射原理研制的液位傳感器。它由LED光源，光電二極管，多模光纖等組成。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，在光纖測(cè)頭端有一個(gè)圓錐體反射器。當(dāng)測(cè)頭置于空氣中，沒有接觸液面時(shí)，光線在圓錐體內(nèi)發(fā)生全內(nèi)反射而返回到光電二極管。當(dāng)測(cè)頭接觸液面時(shí)，由于液體折射率與空氣不同，全內(nèi)反射被破壞，將有部分光線透入液體內(nèi)，使返回到光電二極管的光強(qiáng)變?nèi)?；返回光?qiáng)是液體折射率的線性函數(shù)。返回光強(qiáng)發(fā)生突變時(shí)，表明測(cè)頭已接觸到液位。?

圖(a)結(jié)構(gòu)主要是由一個(gè)Y型光纖、全反射錐體、LED光源以及光電二極管等組成。?

圖(b)所示是一種U型結(jié)構(gòu)。當(dāng)測(cè)頭浸入到液體內(nèi)時(shí)，無包層的光纖光波導(dǎo)的數(shù)值孔徑增加，液體起到了包層的作用，接收光強(qiáng)與液體的折射率和測(cè)頭彎曲的形狀有關(guān)。為了避免雜光干擾，光源采用交流調(diào)制。?

圖(c)結(jié)構(gòu)中，兩根多模光纖由棱鏡耦合在一起，它的光調(diào)制深度最強(qiáng)，而且對(duì)光源和光電接收器的要求不高。?由于同一種溶液在不同濃度時(shí)的折射率也不同，所以經(jīng)過標(biāo)定，這種液位傳感器也可作為濃度計(jì)。光纖液位計(jì)可用于易燃、易爆場(chǎng)合，但不能探測(cè)污濁液體以及會(huì)粘附在測(cè)頭表面的粘稠物質(zhì)。