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专利名称：光纤液位仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种油罐参数测量装置，尤其涉及一种防爆型油罐参数测量装置。
背景技术：
在石油炼化行业，有许多储油罐，罐内储存的油料均为易燃、易爆物，在生产、储存过程中对罐内液体的一些参数的测量所使用的仪器、仪表，其防爆等级要求很高。目前生产的测量用仪器、仪表，除机械浮球的外，均有电源通过，给安全带来隐患。如何保证仪器、仪表的防爆等级要求是每个仪器、仪表生产厂家必须面对的问题。
目前，储油罐液位高度或是容量的测量常用的测量装置有直读式液位仪、差压式物位仪、浮力式液位仪、电容式物位仪、声波式物位仪、核辐射物位仪和光电式液位仪。此外，还有电触点式、钢带或钢丝式、翻板式和机械叶轮探测式等物位测量装置。其中，差压式物位仪表是假定物料的重度为恒定值，容器中液体或固体物料堆积的高度与它在某测试点所产生的压力成正比，因而可用测压的方法来测量物位。测量压力可用压力表、压力传感器和压力变送器等。
光电式液位仪，已知的有两种形式一种是哈尔滨工程大学研制的YW-B型光纤液位仪，它采用浮盘、钢丝、重锤、导向轮、绳轮、磁力耦合器、光纤、光码盘、光电转换等；另一种是UPG-II型光导电子液位仪，它是由浮标、滑轮组、码带平衡重锤、光电探测器等组成。从两种液位仪的组成可以看出，它们的机械结构比较多，根据误差分析理论可知其势必造成较大的系统累积误差，这是先天不足，而且，这也同时导致系统运行的稳定性和可靠性方面的问题。

发明内容
本实用新型的目的是提供一种光纤液位仪，其解决了背景技术中光导电子型液位仪系统累积误差大、稳定性差的技术问题，特别是解决了在现场有电源的安全防爆的根本问题。
本实用新型的一种技术解决方案是一种光纤液位仪，包括压力传感器7、力学传动机构、光电探测器、与光电探测器输出端连接的采样电路12、与采样电路12输出端连接的数据处理电路13，所述光电探测器包括平行光源10、光码盘8、光电转换电路11，其特殊之处是所述压力传感器7包括传感器密封罩9、设置在传感器密封罩9上并与储液罐中液体相接触的弹性元件6、设置在传感器密封罩6上的气压平衡管3；所述光码盘8设置在传感器密封罩9内，平行光源10和光电转换电路11设置在传感器密封罩9外，所述光电探测器还包括对应设置在光码盘8两侧的输入光纤1和输出光纤2，其中输入光纤1穿过气压平衡管3与所述平行光源10连接，输出光纤2穿过气压平衡管3与所述光电转换电路11输入端连接；所述力学传动机构为设置在传感器密封罩9中的齿条齿轮机构4，所述齿条齿轮机构4包括一组相互啮合的齿条16和齿轮15，所述齿条16一端与弹性元件6相连接，其齿轮15轴与光码盘8相连接。
上述光纤液位仪还包括与数据处理电路13连接的监视器14。
上述弹性元件6为压力膜片、压力膜片盒、波纹管或弹簧管中的一种，尤其以压力膜片为佳。
上述齿条16为直齿条，其下端与弹性元件6连接。
上述齿条16也可为扇形齿条，其外伸端17与固定在弹性元件6上的连杆5铰接。
本实用新型具有如下优点1、系统累积误差小。本产品采用压力膜片及齿条齿轮机构，结构紧凑，力学传动部分大为精简，加之全部采用刚性连接，这就大大降低了系统累计误差，提高了测量精度及可靠性。
2、稳定性高。通过光纤将测量信号远传，信号抗干扰能力强，使测量的稳定性提高；由于光纤液位仪工作在储液罐底部，不受罐内液体表面波动的影响。
3、安全。由于采用纯机械和光学结构，在提高测量精度及可靠性的基础上，现场不带电作业，实现无电测量，成为本质安全防爆型测量仪器。
附图图面说明

图1是本实用新型原理框图；
图2是本实用新型结构示意图；图3是本实用新型直齿条及齿轮结构示意图；图4是本实用新型扇形齿条及齿轮结构示意图。
具体实施方式
参见附图2，本实用新型主要由压力传感器7、力学传动机构、光电探测器、与光电探测器输出端连接的采样电路12、与采样电路12输出端连接的数据处理电路13、与数据处理电路13连接的监视器14组成。压力传感器7包括传感器密封罩9、设置在传感器密封罩9上并与储液罐中液体相接触的压力膜片、设置在传感器密封罩9上的气压平衡管3；光电探测器包括平行光源10、光码盘8、对应设置在光码盘8两侧的输入光纤1和输出光纤2、光电转换电路11，其中光码盘8设置在传感器密封罩9内，平行光源10和光电转换电路11设置在传感器密封罩9外，输入光纤1穿过气压平衡管3与平行光源10连接，输出光纤2穿过气压平衡管3与光电转换电路11输入端连接；参见附图4，力学传动机构为设置在传感器密封罩9中的齿条齿轮机构4，齿条齿轮机构4为一组相互啮合的齿条16和齿轮15，其齿条16为扇形齿条，齿条16外伸端17与固定在弹性元件6上的连杆5铰接，其齿轮15轴与光码盘8相连接。参见附图3，齿条齿轮机构4的齿条16也可为直齿条，齿条16下端与弹性元件6连接，其齿轮15轴与光码盘8相连接。
本实用新型原理本实用新型的基本测量原理为静压式液位测量，即通过压力测量然后换算出相应的液位高度。设油罐底部的压强P1，液体压强为P，液体之上的空气压强为P0，根据阿基米德浮力原理和牛顿力学原理，则P＝P1-P0(1)又P＝M·g/S (2)式中g——重力加速度M——液体的质量S——受力面积
M＝V·ρ(3)式中V——液体体积ρ——液体密度V＝S·h (4)将式(3)、(4)代入式(2)得到P＝ρ·g·h (5)所以，液体的高度h＝P/ρ·g＝(P1-P0)/ρ·g (6)当压力元件两侧同时受到P0作用时，则P＝P1h＝P1/ρ·g(7)本实用新型采用了技术上已相当成熟的弹性元件---压力膜片，见附图1，液位的变化通过压力的变化反映出来，压力膜片将压力的变化转变为直线位移的变化，直线位移的变化又通过与膜片相连的齿条齿轮机构转化为角位移的变化，齿轮杠杆机构的轴带动与之相连的光码盘一起转动，这样角位移的变化就通过光码盘转化成二进制编码或是格雷码的信号变化，利用光纤将信号引出并远传至中央控制室，经过光电转换，信号放大送入数据处理电路也就是计算机，计算机对从各油罐传来的数据加工整理，变成可阅读的液位高度数值或是曲线图形显示在监视器屏幕或是打印到纸张上，同时保存数据作为历史纪录以备查询。
权利要求1.一种光纤液位仪，包括压力传感器(7)、力学传动机构、光电探测器、与光电探测器输出端连接的采样电路(12)、与采样电路(12)输出端连接的数据处理电路(13)，所述光电探测器包括平行光源(10)、光码盘(8)、光电转换电路(11)，其特征在于所述压力传感器(7)包括传感器密封罩(9)、设置在传感器密封罩(9)上并与储液罐中液体相接触的弹性元件(6)、设置在传感器密封罩(6)上的气压平衡管(3)；所述光码盘(8)设置在传感器密封罩(9)内，平行光源(10)和光电转换电路(11)设置在传感器密封罩(9)外，所述光电探测器还包括对应设置在光码盘(8)两侧的输入光纤(1)和输出光纤(2)，其中输入光纤(1)穿过气压平衡管(3)与所述平行光源(10)连接，输出光纤(2)穿过气压平衡管(3)与所述光电转换电路(11)输入端连接；所述力学传动机构为设置在传感器密封罩(9)中的齿条齿轮机构(4)，所述齿条齿轮机构(4)包括一组相互啮合的齿条(16)和齿轮(15)，所述齿条(16)一端与弹性元件(6)相连接，其齿轮(15)轴与光码盘(8)相连接。
2.根据权利要求1所述的光纤液位仪，其特征在于所述光纤液位仪还包括与数据处理电路(13)连接的监视器(14)。
3.根据权利要求1或2所述的光纤液位仪，其特征在于所述弹性元件(6)为压力膜片、压力膜片盒、波纹管或弹簧管。
4.根据权利要求3所述的光纤液位仪，其特征在于所述齿条(16)为直齿条，其下端与弹性元件(6)连接。
5.根据权利要求3所述的光纤液位仪，其特征在于所述齿条(16)为扇形齿条，其外伸端(17)与固定在弹性元件(6)上的连杆(5)铰接。
专利摘要该光纤液位仪属防爆型油罐参数测量装置，包括压力传感器、力学传动机构、光电探测器及后续电路等，压力传感器包括传感器密封罩、压力膜片和气压平衡管，光电探测器包括设置在传感器密封罩内的光码盘、设置在传感器密封罩外的平行光源和光电转换电路，光码盘两侧的输入光纤和输出光纤穿过气压平衡管分别与平行光源和光电转换电路输入端连接，力学传动机构为齿条齿轮机构，其齿条一端与压力膜片相连接，其齿轮轴与光码盘相连接。该装置解决了现有光电液位仪系统累积误差大、稳定性差的技术问题，具有系统累积误差小稳定性高的优点，由于采用纯机械和光学结构，实现了现场无电测量，是一种本质安全防爆型测量仪器。
文档编号G01F23/14GK2706744SQ200420041928
公开日2005年6月29日 申请日期2004年5月18日 优先权日2004年5月18日
发明者史朝阳, 王文龙 申请人:西安毅达信息系统有限公司