光電傳感器控制液面高度(編輯修改稿)
2025-08-03 12:48 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 、超聲波式、浮子式和雷達式等液位測量儀表，其測量水平已達到較高的自動化程度和測量精度，但安全性不高。近年來，隨著計算機、光纖、傳感器等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，有關(guān)光纖液位傳感系統(tǒng)應用于液位測量的實例很多，光纖液位傳感器由于具有無電源、靈敏度高、抗腐蝕和抗干擾能力強等特點，被廣泛應用于各個行業(yè)。鑒于某些液體的腐蝕性、揮發(fā)性以及對精度的要求，設(shè)計一個高效、精確、非接觸式的液位測量系統(tǒng)很有必要，該系統(tǒng)能實時檢測液面高度的變化。 根據(jù)被測液體的特殊性，采用表面反射式液位傳感器。利用非接觸的表面反射光束來測量液位。通過入射到液面上的一束光的反射光強，來檢測光束的入射位置。表面反射式液位傳感器結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計靈活，性能可靠，造價低廉，容易實現(xiàn)多種物理量的測量。然而也有其不足之處：對光源、光纖、反射表面反射率、光在光纖中的傳輸損耗等變化非常敏感，從而引起較大的測量誤差。因此，在測量精度和穩(wěn)定性要求較高的情況下，必須采用相應的措施，以減小或消除以上因素帶來的誤差。 光源S 發(fā)出的光經(jīng)過發(fā)送光纖照射到反射面，反射光再進入接收光纖，最后輸出由光電探測器D接收。當反射面相對于光纖端面的距離d (液位)發(fā)生變化時，反射回接收光纖的光強也會發(fā)生變化，在其它參數(shù)固定不變的情況下， 探測器接收到的光功率P 大小取決于距離d (液位)。光強調(diào)制系數(shù)M為接收光纖接收的光功率與發(fā)送光纖發(fā)送的光功率之比，光強調(diào)制系數(shù)M 反映傳感器的特性。（如圖所示） 由Beckmann 散射理論可知，發(fā)送光纖出射的光在反射面上的光場由鏡反射和漫反射兩部分組成，其中反射項遵守幾何光學原理； 漫反射項較復雜，除與表面粗糙度有關(guān)外，還與加工方法(刀痕形狀)、材質(zhì)、表面曲率等許多因素有關(guān)。圖中的陰影部分I 代表漫反射損耗部分，此時的漫散射角大于接收光纖的接收角，這部分的散射光不能被接收光纖接收；陰影部分II代表漫反射有效部分，此時的漫散射角小于接收角，這部分的散射光對接收光有貢獻。因此在位移的變化過程中，實際的輸出特性將從理想特性曲線A 變到實際曲線B。發(fā)送光纖和接收光纖都為階躍型折射率分布，之間的距離為a，數(shù)值孔徑為NA，纖芯半徑為r，d為光纖到液面的距離。d
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