本發(fā)明涉及一種飛機(jī)光纖油位傳感器的結(jié)構(gòu)，該光纖油位傳感器可滿足飛機(jī)的高強(qiáng)度、高密封、強(qiáng)干擾的復(fù)雜環(huán)境，但不僅限于使用于飛機(jī)，也可使用于汽車、游艇等油位或液位測(cè)量。該傳感器采用側(cè)發(fā)光光纖在不同介質(zhì)中的損耗強(qiáng)度不同的原理實(shí)現(xiàn)油量測(cè)量。

背景技術(shù)：

在傳統(tǒng)的油位測(cè)量技術(shù)中，就地直讀式油位計(jì)和浮球油位計(jì)等屬于接觸式測(cè)量,雖然測(cè)量方法簡(jiǎn)單,但存在測(cè)量盲區(qū)和無(wú)法進(jìn)行遠(yuǎn)程通信等缺點(diǎn)，很難適應(yīng)現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的發(fā)展需要。其他利用電學(xué)原理制成的傳感器，如壓阻型油位傳感器和電容差壓式油位傳感器等，由于使用電壓或電流信號(hào)，也不易用于易燃易爆等危險(xiǎn)環(huán)境，以及強(qiáng)腐蝕性的工作環(huán)境。油位傳感器分為擺桿式油量傳感器和立式油量傳感器兩種。輸出模擬量信號(hào)都為電阻。擺桿式油量傳感器在油液被顛簸震蕩時(shí)很容易損壞，因此已逐步被立式油量傳感器替代。立式油量傳感器由磁鋼浮子、舌簧管、金屬膜電阻等組成。在輸出模擬量的同時(shí)，還根據(jù)油位不同，輸出開關(guān)信號(hào)。油量傳感器的量程根據(jù)油箱內(nèi)高確定。電氣接線方式有三種：輸出模擬量，外殼接地的單線制；輸出模擬量，外殼不接地的雙線制)；輸出模擬量,能夠高位報(bào)警和低位報(bào)警，公共負(fù)極的四線制。按工作介質(zhì)：汽油、柴油、液壓油，油、液位傳感器共分兩類：一類是用滑動(dòng)電位器為基本檢測(cè)元件，它是由浮子帶動(dòng)電位器，再用歐姆表檢測(cè)其阻值，從而達(dá)到顯示油位的目的，但當(dāng)油垢覆蓋電位器后，其阻值會(huì)發(fā)生變化，造成誤差太大，甚至不能使用，使此類油箱傳感器成為壽命很短的易損件。另一類是用電感線圈為基本檢測(cè)元件，它是用浮子帶動(dòng)電感線圈，改變震蕩電路的震蕩頻率，再通過(guò)頻率計(jì)檢測(cè)其頻率來(lái)測(cè)定油(液)位。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)試麻煩，成本高，價(jià)格昂貴，不能被廣泛使用。因此，目前的飛機(jī)油量測(cè)量多采用基于電容油量傳感器的燃油測(cè)量系統(tǒng)。現(xiàn)有技術(shù)中的電容式油量傳感器相比傳統(tǒng)的浮子式油量傳感器，其顯著的優(yōu)點(diǎn)在于取消了機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小、使用時(shí)間更長(zhǎng)、精度大幅度提高。電容式油量傳感器的傳感部分是一個(gè)同軸的容器，當(dāng)油進(jìn)入容器后引起傳感器殼體和感應(yīng)電極之間電容量的變化。目前，飛機(jī)上的燃油測(cè)量技術(shù)主要是基于電容式油位傳感器的燃油測(cè)量系統(tǒng)，其中美國(guó)霍尼韋爾和派克公司在燃油測(cè)量系統(tǒng)研究方面取得了較大的成就。這種基于電容式油位傳感器的燃油測(cè)量系統(tǒng)雖然在測(cè)量精度、可靠性、安全性和維護(hù)性方面有了很大的改進(jìn)，但仍沒(méi)有完全解決其固有的一些技術(shù)問(wèn)題：電容式油位傳感器的信號(hào)為pF級(jí)的電容信號(hào)，信號(hào)強(qiáng)度很弱，不易于采集。

電容信號(hào)抗電磁干擾能力差。電容信號(hào)在傳輸過(guò)程中，很容易受到電磁干擾，特別是短波干擾。

燃油污染(包括水污染)導(dǎo)致測(cè)量系統(tǒng)虛警。

燃油牌號(hào)和燃油溫度等的變化，導(dǎo)致測(cè)量系統(tǒng)精度下降。

由于分布電容的影響，系統(tǒng)裝機(jī)校準(zhǔn)和標(biāo)定過(guò)程困難。

由于光纖傳感器絕緣性能好、防爆、耐腐蝕、耐水性好而且可以做成非常小巧的傳感器，光纖液位傳感器是利用側(cè)發(fā)光光纖在不同介質(zhì)中的損耗不同實(shí)現(xiàn)油位測(cè)量，并采用U形補(bǔ)償光纖對(duì)因溫度變化等因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)完全不帶電，并同時(shí)可以增大測(cè)量的安全區(qū)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供一種性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、不受電磁干擾、精度及靈敏度高、壽命長(zhǎng)，主要用于飛機(jī)油位測(cè)量的光纖油位傳感器。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種飛機(jī)用光纖油位傳感器，包括作為感應(yīng)結(jié)構(gòu)，感應(yīng)油位高度信號(hào)的側(cè)發(fā)光光纖5、垂直固聯(lián)在法蘭盤1上的導(dǎo)筒4，以及遮擋導(dǎo)筒4的外筒2，其特征在于：側(cè)發(fā)光光纖5沿發(fā)射端9的軸向方向的一段路徑作為起始端，螺旋步進(jìn)纏繞在導(dǎo)筒4筒體上，光纖抽頭穿過(guò)導(dǎo)筒4底端徑向孔，通過(guò)導(dǎo)筒4內(nèi)腔設(shè)置的限位夾6，向起始端方向返回，固聯(lián)在法蘭盤1內(nèi)側(cè)密封連接板8設(shè)置的光纖接收端10上，與密封連接板8上裝配的U形補(bǔ)償光纖3平行，從而形成一路用于感應(yīng)油位高度信號(hào)的光纖的側(cè)發(fā)光光纖5，一路用于補(bǔ)償溫度變化因素的U形補(bǔ)償光纖3。

作用于光纖起始端的發(fā)射光和作用于光纖接收端10的接受光均通過(guò)安裝在法蘭盤上1的密封連接板8傳遞。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。

性能穩(wěn)定。本發(fā)明采用作為感應(yīng)結(jié)構(gòu)感應(yīng)油位高度信號(hào)的側(cè)發(fā)光光纖5和垂直固聯(lián)在法蘭盤1上的導(dǎo)筒4以及遮擋導(dǎo)筒4的外筒2，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，密封性能好，能滿足飛機(jī)等設(shè)備上的高強(qiáng)度復(fù)雜環(huán)境。

抗干擾能力強(qiáng)。本發(fā)明將側(cè)發(fā)光光纖5的起始端沿發(fā)射端9延伸螺旋纏繞在導(dǎo)筒4上，并穿過(guò)導(dǎo)筒4底端內(nèi)側(cè)返回光纖的起始端，固聯(lián)在法蘭盤1內(nèi)側(cè)的密封連接板8上，形成側(cè)發(fā)光光纖5的起始端和接收端10并列方式，摒棄了傳統(tǒng)傳感器的電信號(hào)采集方式，采用抗電磁干擾能力更強(qiáng)的光信號(hào)作為采集信號(hào)，解決了現(xiàn)有技術(shù)電容信號(hào)抗電磁干擾能力差，電容信號(hào)在傳輸過(guò)程中，很容易受到電磁干擾，特別是短波干擾的問(wèn)題。

精度及靈敏度高。本發(fā)明采用在密封連接板8上裝配U形補(bǔ)償光纖3，作用于光纖起始端的發(fā)射光和作用于光纖接收端10的接受光均通過(guò)安裝在法蘭盤上1的密封連接板8傳遞。光纖油位傳感器在外部安裝外管進(jìn)行遮光。避免自然光對(duì)傳感器的影響。一路用于感應(yīng)油位高度信號(hào)的光纖為側(cè)發(fā)光光纖5，一路用于補(bǔ)償因溫度等變化因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響光纖為U形補(bǔ)償光纖3，兩路光纖采用光通過(guò)側(cè)發(fā)光光纖時(shí)在不同介質(zhì)中的損耗不同的測(cè)量原理來(lái)實(shí)現(xiàn)油位的測(cè)量，精度及靈敏度高。且安裝于導(dǎo)筒4內(nèi)側(cè)固定光纖的接收端10的限位夾還具有限定側(cè)發(fā)光光纖接收端10光纖長(zhǎng)度的作用，可以提高光纖油位傳感器的測(cè)量精度。

壽命長(zhǎng)。本發(fā)明側(cè)發(fā)光光纖采用螺旋結(jié)構(gòu)安裝在導(dǎo)筒上，導(dǎo)筒上加工側(cè)發(fā)光光纖安裝螺旋槽。側(cè)發(fā)光光纖和U形補(bǔ)償光纖的發(fā)射光光源與光纖的發(fā)射端9、接受光源與光纖接收端10之間采用密封連接板連接。側(cè)發(fā)光光纖在導(dǎo)筒外側(cè)和導(dǎo)筒內(nèi)側(cè)均采用定位結(jié)構(gòu)固定，光纖油位傳感器采用側(cè)發(fā)光光纖、U形補(bǔ)償光纖的發(fā)射端9和接收端10均連接到密封連接板上，增加光纖在導(dǎo)筒上的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果證明延長(zhǎng)了壽命。螺旋結(jié)構(gòu)的螺旋直徑為28mm，螺距為15mm。側(cè)發(fā)光光纖的發(fā)射端9沿導(dǎo)筒外側(cè)螺旋槽形成螺旋結(jié)構(gòu)，在底端穿過(guò)導(dǎo)筒內(nèi)側(cè)，形成接收端10并與發(fā)射端9并列。

密封連接板采用中連接光源與光纖的結(jié)構(gòu)為玻璃，玻璃采用鑲嵌或燒結(jié)的方案安裝在結(jié)構(gòu)件上。各玻璃中穿過(guò)的光不能相互干擾。

本發(fā)明還特別適合于石油化工行業(yè)等特殊環(huán)境中物理量的測(cè)量。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)施例及其附圖給出，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。

圖1是本發(fā)明光纖油位傳感器全剖視圖。

圖2是本發(fā)明側(cè)發(fā)光光纖螺旋結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明密封連接板的主視圖。

圖中：1法蘭盤，2外管，3U形補(bǔ)償光纖，4導(dǎo)筒，5側(cè)發(fā)光光纖，6限位夾，7定位夾，8密封連接板，9發(fā)射端，10接收端，11發(fā)射端，13玻璃結(jié)構(gòu)，14金屬結(jié)構(gòu)。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。

具體實(shí)施方式

參閱圖1、圖2。以下描述的實(shí)施例中，光纖油位傳感器包括側(cè)發(fā)光光纖5、U形補(bǔ)償光纖3、導(dǎo)筒4、外管2和密封連接板8等主要結(jié)構(gòu)。側(cè)發(fā)光光纖5采用螺旋結(jié)構(gòu)固定在導(dǎo)筒4，導(dǎo)筒上加工側(cè)發(fā)光光纖需要成型的螺旋槽。作為感應(yīng)結(jié)構(gòu)，感應(yīng)油位高度信號(hào)的側(cè)發(fā)光光纖5沿發(fā)射端9的軸向方向的一段路徑作為起始端，螺旋步進(jìn)纏繞在導(dǎo)筒4筒體上，光纖抽頭穿過(guò)導(dǎo)筒4底端徑向孔，通過(guò)導(dǎo)筒4內(nèi)腔設(shè)置的限位夾6，向起始端方向返回，固聯(lián)在法蘭盤1內(nèi)側(cè)密封連接板8設(shè)置的光纖接收端10上，與密封連接板8上裝配的U形補(bǔ)償光纖3平行，從而形成一路用于感應(yīng)油位高度信號(hào)的光纖的側(cè)發(fā)光光纖5，一路用于補(bǔ)償溫度變化因素的U形補(bǔ)償光纖3。作用于光纖起始端的發(fā)射光和作用于光纖接收端10的接受光均通過(guò)安裝在法蘭盤上1的密封連接板8傳遞。

法蘭盤1是固定光纖油位傳感器和安裝發(fā)射光光源及接受返回光的裝置。

為更精確的測(cè)量飛機(jī)油箱中的油量信號(hào)，光纖油位傳感器采用兩路光纖實(shí)現(xiàn)，一路用于感應(yīng)油位高度信號(hào)是光纖為側(cè)發(fā)光光纖5，一路用于補(bǔ)償因溫度等變化因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響的U形補(bǔ)償光纖3。側(cè)發(fā)光光纖、U形補(bǔ)償光纖的發(fā)射端9和接收端10均連接到密封連接板上。

側(cè)發(fā)光光纖5螺旋結(jié)構(gòu)直徑為20mm-28mm，螺距為10-15mm。但不僅限于該數(shù)據(jù)。

螺旋結(jié)構(gòu)中螺旋直徑為28mm、螺距為15mm時(shí)，側(cè)發(fā)光光纖在介質(zhì)中的損耗強(qiáng)度最大，便于提高光纖油位傳感器的分辨率和測(cè)量精度。

為確保側(cè)發(fā)光光纖5螺旋結(jié)構(gòu)參數(shù)的實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)筒4上制有直徑為20mm-28mm，螺距為10-15mm，深為R1.5的螺旋結(jié)構(gòu)槽。

為將側(cè)發(fā)光光纖5固定在導(dǎo)筒4和限定側(cè)發(fā)光光纖5在導(dǎo)筒4內(nèi)部的長(zhǎng)度，側(cè)發(fā)光纖在導(dǎo)筒外側(cè)采用限位夾6進(jìn)行固定，穿過(guò)導(dǎo)筒4底端內(nèi)側(cè)側(cè)發(fā)光光纖5通過(guò)導(dǎo)筒4孔體設(shè)置的限位夾6固定。

為增加側(cè)發(fā)光光纖5在導(dǎo)筒4上形成的螺旋結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，在導(dǎo)筒內(nèi)部采用定位夾7固定，在導(dǎo)筒4外側(cè)表面設(shè)有固定光纖的定位夾7，定位夾數(shù)量根據(jù)傳感器長(zhǎng)度確定。在增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)，限定側(cè)發(fā)光光纖接收端10的長(zhǎng)度，避免因接收端10長(zhǎng)度不同導(dǎo)致光穿過(guò)接收端10時(shí)的損耗不同導(dǎo)致測(cè)量精度發(fā)生變化。

光纖油位傳感器在外部安裝外管2進(jìn)行遮光。避免自然光對(duì)傳感器的影響。

參閱圖3。為保證傳感器的氣密性，避免飛機(jī)油箱漏油，發(fā)射光光源與光纖發(fā)射端9之間、接受光源與光纖接收端10之間采用密封連接板8連接，密封連接板8安裝在法蘭盤1上。密封連接板8采用鑲嵌或燒結(jié)的玻璃結(jié)構(gòu)13安裝在金屬結(jié)構(gòu)14上，玻璃結(jié)構(gòu)的數(shù)量為光纖發(fā)射端9和接收端10之和，且各玻璃中穿過(guò)的光不能相互干擾。