全反射光纤液位传感器是一种基于光学原理的液位检测装置,通过光在光纤界面的全反射现象变化来感知液位高度。其核心结构组成如下:


1. 光纤探头

  • 核心部件:由单模或多模光纤构成,通常为裸露的纤芯(去除部分包层),直接与待测液体接触。

  • 作用:当光从光纤内部传输到探头时,若探头处于空气中(折射率低),满足全反射条件,光被反射回接收端;当探头浸入液体(折射率较高)时,全反射条件被破坏,光部分透射到液体中,反射光强减弱。

2. 光源模块

  • 组成:LED或激光二极管(波长通常为可见光或近红外波段,如650nm、850nm)。

  • 功能:提供稳定的入射光信号,通过耦合器注入光纤。

3. 光电检测模块

  • 组成:光电二极管(PIN-PD)或光电探测器。

  • 功能:接收反射光信号并转换为电信号,通过强度变化判断液位。

4. 信号处理单元

  • 组成:放大器、滤波器、模数转换器(ADC)及微处理器。

  • 功能:处理光电信号,通过阈值判断或算法确定液位位置,输出开关量或连续量信号。

5. 耦合器与连接器

  • 光纤耦合器:分光或合光,用于光源输入和反射光输出。

  • 机械接口:确保光纤与光源、探测器的稳定连接,避免光损耗。

6. 保护结构

  • 护套/封装:耐腐蚀材料(如不锈钢、PTFE)包裹探头,适应高温、高压或腐蚀性环境。

  • 抗干扰设计:屏蔽电磁干扰,减少环境光影响。


可选扩展组件

  • 多探头阵列:多个光纤探头沿液位高度分布,实现多点检测或连续液位测量。

  • 温度补偿模块:消除温度对光纤折射率及光强的影响。

  • 通信接口:RS485、4-20mA输出或无线传输,集成到控制系统。


工作原理简述

当液位上升至探头位置时,光纤与液体界面折射率差减小,全反射条件被破坏,反射光强显著降低。通过检测光强突变点即可确定液位高度。该传感器适用于易燃、易爆或强腐蚀环境,因无电信号直接接触液体,安全性高。

如需更详细的技术参数或应用案例,可进一步说明具体需求。