强度调制型光纤液位传感器是一种通过检测光强变化来测量液位的传感器，其典型结构和工作原理如下：

1. 基本结构

（1）光纤探头

  • 核心组件：由发射光纤和接收光纤组成，通常采用Y型分叉光纤束或同轴排列。

    • 发射光纤：将光源发出的光传导至探头末端。

    • 接收光纤：收集反射或散射的光信号并传回探测器。

  • 探头封装：末端可能带有反射镜、棱镜或直接暴露于待测液体中。

（2）光学系统

  • 光源：LED或激光二极管（波长通常为可见光或近红外光）。

  • 光电探测器：光电二极管或光电倍增管，用于将接收的光信号转换为电信号。

（3）信号处理单元

  • 包括放大器、滤波器、AD转换器等，用于处理光强变化并输出液位信号。

（4）机械结构

  • 浮子或反射靶（可选）：部分设计通过浮子带动反射面移动，调制反射光强度。

  • 保护套管：防止光纤被腐蚀或机械损伤。

2. 典型工作模式

（1）反射式调制

  • 原理：探头末端靠近液面时，光的反射率随液位变化（如液体与空气折射率差异）。

  • 结构：

    • 发射光纤和接收光纤并排放置，末端倾斜或垂直液面。

    • 当液位上升时，光线从空气-液体界面反射（光强变化显著）。

（2）透射式调制

  • 原理：液位变化导致光透过液体时的吸收或散射损耗改变。

  • 结构：

    • 发射光纤和接收光纤分别位于容器两侧，液位升高时透射光强减弱。

（3）微弯损耗调制

  • 原理：液位压力使光纤发生微弯，导致光强损耗。

  • 结构：

    • 光纤固定在弹性元件上，液位变化通过机械结构压迫光纤。

3. 关键设计要点

  • 抗干扰设计：温度补偿、参考光路（双波长法）以减少环境光影响。

  • 探头材料：耐腐蚀（如石英光纤+不锈钢套管）。

  • 灵敏度优化：光纤间距、倾斜角度、反射面形状等参数需校准。

4. 特点

  • 优点：结构简单、成本低、无电火花风险（适用于易燃易爆环境）。

  • 缺点：易受液体浊度、气泡、污染影响，需定期维护。

示意图示例

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光源 → 发射光纤 → 探头末端 → （液面反射） → 接收光纤 → 光电探测器 → 信号处理

（液位变化导致反射/透射光强变化，最终转换为电信号输出。）

这种传感器常用于化工、石油等领域的液位监测，尤其适合强电磁干扰或防爆场景。