專利名稱：具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置的量程擴(kuò)展方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置的量程擴(kuò)展方法，特別是光纖法布里-泊羅腔液位傳感器的量程擴(kuò)展方法，屬于光纖法布里-泊羅腔液位傳感器的量程擴(kuò)展方法的創(chuàng)新技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置的絕對(duì)分辨率與量程大都相矛盾，量程越大則絕對(duì)分辨率越小，因而在滿足分辨率要求的情況下難于提高其量程，如具有周期性輸出的光纖法布里-珀羅腔液位傳感器，由于其光強(qiáng)度變化是腔深度的周期函數(shù)，近似余弦函數(shù)輸出，因此，其光強(qiáng)度與腔長(zhǎng)度并非一一對(duì)應(yīng)，并且在極值附近變化率很小難以分辨。這樣只有使用半個(gè)周期里的上升或者下降段的一部分，比如使用1/4個(gè)周期，來獲得良好的近似線性分辨率，但是，這就有很大的局限性在光強(qiáng)度的有限變化范圍和分辨率極限內(nèi)，液位的量程越大則絕對(duì)分辨率越小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺點(diǎn)而提供一種既可滿足絕對(duì)分辨率的要求，又可提高其量程的具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置的量程擴(kuò)展方法。本發(fā)明簡(jiǎn)單易行，效果好。
本發(fā)明的原理圖如附圖所示，包括有兩個(gè)具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置(1)、(2)，兩個(gè)具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置(1)、(2)的工作點(diǎn)相互錯(cuò)開1/4周期，并交替進(jìn)行輸出。
上述兩個(gè)具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置(1)、(2)為光纖法布里-泊羅腔液位傳感頭單元。
上述兩個(gè)光纖法布里-泊羅腔液位傳感頭單元的初始腔長(zhǎng)度不同，其光強(qiáng)輸出P1、P2與對(duì)應(yīng)腔長(zhǎng)度的曲線錯(cuò)開1/4個(gè)周期。
本發(fā)明采用兩個(gè)具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置使其工作點(diǎn)相互錯(cuò)開1/4周期，并交替輸出的方法進(jìn)行檢測(cè)，因此，其既可滿足絕對(duì)分辨率的要求，又可提高其量程。本發(fā)明是一種簡(jiǎn)單易行，效果好的具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置的量程擴(kuò)展方法。


圖1為本發(fā)明的原理圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例本發(fā)明的原理圖如圖1所示，包括有兩個(gè)具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置(1)、(2)，兩個(gè)具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置(1)、(2)的工作點(diǎn)相互錯(cuò)開1/4周期，并交替進(jìn)行輸出。
本實(shí)施例中，上述兩個(gè)具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置(1)、(2)為光纖法布里-泊羅腔液位傳感頭單元。兩個(gè)光纖法布里-泊羅腔液位傳感頭單元的初始腔長(zhǎng)度不同，其光強(qiáng)輸出P1、P2與對(duì)應(yīng)腔長(zhǎng)度的曲線錯(cuò)開1/4個(gè)周期，也就是使得腔長(zhǎng)度錯(cuò)開1/8光波長(zhǎng)，如圖1所示，當(dāng)光纖法布里-泊羅腔液位傳感頭單元B處在上升沿變化率大的近似線性的區(qū)間段[B1-B2]時(shí)，單元A則處于極大值附近變化率小的非線性的區(qū)間段[A1-A2]，待B上升到達(dá)極大值附近變化率小的非線性的區(qū)間段[B2-B3]時(shí)候，A恰好走過了極大值附近變化率小的非線性區(qū)間段[A1-A2]，而到達(dá)下降沿變化率大的線性區(qū)間段[A2-A3]；如此交替進(jìn)行下去。
由于光纖法布里-珀羅腔液位傳感器的光強(qiáng)度變化是腔深度的周期函數(shù)，近似余弦函數(shù)輸出，其上升沿與下降沿是完全對(duì)稱的，A、B傳感頭二者的變化率大的線性區(qū)間段實(shí)現(xiàn)了互補(bǔ)和接續(xù)。把二者結(jié)合起來使得在整個(gè)過程中都是工作在變化率較大的線性區(qū)間，避開了極值附近難以分辨的區(qū)間，這就擴(kuò)展了量程實(shí)際可以檢測(cè)的范圍，并且這種擴(kuò)展并不犧牲絕對(duì)分辨率。
這種擴(kuò)展，在數(shù)學(xué)上是可以無限制地外推到每一個(gè)周期的?？紤]到物理?xiàng)l件的約束，例如應(yīng)變片所承受的應(yīng)變有限，只可以使用有限個(gè)周期。即便如此，假如從原來只能使用1/4波長(zhǎng)光程(1/8腔長(zhǎng)度變化)到使用10波長(zhǎng)光程(5波長(zhǎng)的腔長(zhǎng)度變化)，可用的范圍就是單頭的40倍。本實(shí)施例利用軟件控制的辦法，來達(dá)到上述輸出的交替利用。
權(quán)利要求
1.一種具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置的量程擴(kuò)展方法，其特征在于包括有兩個(gè)具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置(1)、(2)，兩個(gè)具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置(1)、(2)的工作點(diǎn)相互錯(cuò)開1/4周期，并交替進(jìn)行輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置的量程擴(kuò)展方法，其特征在于上述兩個(gè)具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置(1)、(2)為光纖法布里-泊羅腔液位傳感頭單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置的量程擴(kuò)展方法，其特征在于上述兩個(gè)光纖法布里-泊羅腔液位傳感頭單元的初始腔長(zhǎng)度不同，其光強(qiáng)輸出P1、P2與對(duì)應(yīng)腔長(zhǎng)度的曲線錯(cuò)開1/4個(gè)周期。
全文摘要
本發(fā)明是一種具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置的量程擴(kuò)展方法。包括有兩個(gè)具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置(1)、(2)，兩個(gè)具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置(1)、(2)的工作點(diǎn)相互錯(cuò)開1/4周期，并交替進(jìn)行輸出。上述兩個(gè)具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置(1)、(2)為光纖法布里－泊羅腔液位傳感頭單元。上述兩個(gè)光纖法布里－泊羅腔液位傳感頭單元的初始腔長(zhǎng)度不同，其光強(qiáng)輸出P1、P2與對(duì)應(yīng)腔長(zhǎng)度的曲線錯(cuò)開1/4個(gè)周期。本發(fā)明既可滿足絕對(duì)分辨率的要求，又可提高其量程，是一種簡(jiǎn)單易行，效果好的具有周期性輸出的測(cè)量或檢測(cè)裝置的量程擴(kuò)展方法。
文檔編號(hào)G01F23/284GK1621785SQ20041007725
公開日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者高應(yīng)俊, 黃偉榮, 劉志麟 申請(qǐng)人:暨南大學(xué)