干涉型光纤液位传感器是一种高精度、抗电磁干扰的液位测量装置，其系统组成主要包括以下核心部分：

1. 光源模块

  • 激光光源：通常采用窄线宽激光器（如DFB激光器或光纤激光器），确保高相干性，满足干涉条件。

  • 光路耦合组件：如光纤耦合器、环形器等，用于将光导入传感系统。

2. 干涉仪结构

  • 传感干涉仪类型：

    • 马赫-曾德尔干涉仪（MZI）：由两根光纤（传感臂和参考臂）构成，液位变化引起传感臂光程差。

    • 法布里-珀罗干涉仪（FPI）：利用光纤端面或反射膜形成腔体，液位改变腔长导致干涉谱偏移。

    • 迈克尔逊干涉仪：通过反射端返回光与参考光干涉。

  • 关键部件：分束器、传感臂（暴露于液体环境）、参考臂（隔离环境干扰）。

3. 传感探头

  • 液位敏感单元：

    • 直接接触式：传感臂末端通过机械结构（如浮子）随液位移动。

    • 间接式：利用液体压力/折射率变化调制光信号（如镀膜光纤探头）。

  • 封装保护：耐腐蚀材料（如不锈钢、聚四氟乙烯）保护光纤免受液体侵蚀。

4. 信号解调系统

  • 光电探测器：将干涉光信号转换为电信号（如PIN光电二极管）。

  • 解调算法：

    • 相位解调：用于动态液位测量（如PGC解调）。

    • 波长解调：通过光谱分析（如FFT、峰值追踪）静态液位。

  • 数据采集卡：高速ADC转换信号供处理器分析。

5. 数据处理与输出

  • 微处理器（如FPGA、DSP）：实时处理干涉信号，计算液位高度。

  • 校准模块：补偿温度、压力等交叉敏感因素。

  • 输出接口：4-20mA、RS485或数字信号（如Modbus）。

6. 辅助系统

  • 温度补偿单元：额外光纤光栅或参考干涉仪消除热胀冷缩影响。

  • 机械结构：安装支架、浮子联动装置（针对接触式设计）。

  • 防护外壳：防爆、防水设计（适用于工业环境）。

工作原理简述

液位变化→传感臂光程/折射率改变→干涉条纹移动→解调系统计算位移量→输出液位值。其优势在于高分辨率（可达微米级）和本质安全，适用于易燃易爆场景。

典型应用场景

  • 石油化工储罐液位监测

  • 核电站高辐射环境

  • 强电磁干扰下的电力设备绝缘油监测

如需进一步探讨特定类型（如非本征FPI）或具体设计参数，可补充说明。