專利名稱：光纖油罐儲量計量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種對貯藏原油及成品油的油罐儲量進行計量的裝置，它屬于計量檢測類產(chǎn)品。
目前，國內(nèi)各工礦企業(yè)對油罐儲量的檢測計量主要采用三種方式。
一是應(yīng)用浮子鋼帶液面計。它的優(yōu)點是能對各種幾何形狀的油罐進行測量檢測，但是由于其一次儀表有機械運動部件，致使在它的工作過程中經(jīng)常出現(xiàn)諸如鋼帶卡殼、盤簧跳槽等故障，造成浮子不能隨油罐液位的變化而浮動，引起較大的計量誤差；由于一次儀表使用了多對發(fā)光二極管和光電探測器，光電器件的故障率較高，給維修帶來困難；由于一次儀表帶電，這對貯藏易燃、易爆油品的罐體來說，構(gòu)成很大的威脅。
二是應(yīng)用氣動式稱重儀表。它的優(yōu)點是本身結(jié)構(gòu)較簡單，測量精度較高，然而由于每次測量前均需對導氣管補氣，不但響應(yīng)時間長，并且導氣管易出現(xiàn)漏氣等故障從而造成測量誤差，且這類故障一時很難發(fā)現(xiàn)，這就給它的連續(xù)使用、及時修理帶來困難。
三是一些單位仍沿用比較原始的手工檢尺方法。采用手工檢尺不但麻煩，費時費力，而且誤差較大，工作效率極低。
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種新穎的應(yīng)用光纖承擔傳輸光的任務(wù)，以光纖與其它光學元件構(gòu)成敏感單元，利用探測油罐底部液體壓強來測量油罐實際儲量的計量裝置。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的。
本實用新型所述的裝置由傳感頭3、二次儀表4、光纜5三部分組成。傳感頭3由光纖8、膜片12、圓塊15、毛細管16、底板17、自聚焦透鏡18、23、25、28，1／4波片20，光彈材料21，偏振片22組成。二次儀表4由光源6、7，探測器9、10，信號處理系統(tǒng)11組成。
傳感頭3通過連接法蘭14及緊固螺釘13安裝在被測量油罐的外底部，再通過光纜5與二次儀表4連接。對圓柱形油罐，罐儲量W可由下式得出W＝P·S(1)(1)式中P——罐底液體壓強S——罐橫載面面積可見，對具體幾何尺寸已知的柱形罐，只要能測出壓強P，便可得知其儲量。壓強P是通過本裝置的以下工作過程來獲得的罐體1內(nèi)的被測液體2通過法蘭14的進口管作用在膜片12上，使與膜片12接觸的光彈材料21在應(yīng)力作用下呈現(xiàn)雙折射。光源6發(fā)射光經(jīng)光纖8傳至傳感頭3、經(jīng)自聚焦透鏡23準直后，先后通過偏振片22、光彈材料21和1／4波片20傳至偏振分光棱鏡19。偏振分光棱鏡19將光束按不同偏振分成兩束，透射光束由自聚焦透鏡25注入光纖8并傳至探測器9，反射光束由自聚焦透鏡25注入光纖8并傳至探測器10，探測器9、10將信號送給信號處理系統(tǒng)11。光源7(該光源的使用是為了補償由溫度、光源強度、光纜傳輸損耗、光電探測器響應(yīng)度變化給整個裝置帶來的計量誤差而設(shè)置的)發(fā)射光經(jīng)光纖8傳至傳感頭3、經(jīng)自聚焦透鏡28準直后，直接由偏振分光棱鏡19按偏振狀態(tài)分成兩束。透射光束由自聚焦透鏡25注入光纖8并傳至探測器10，反射光束由自聚焦透鏡18注入纖8，并傳至探測器9。
光源6、7采用交替工作方式，在不考慮傳感頭3中各光纖間耦合損耗時，信號處理系統(tǒng)11對探測器9、10輸出信號進行如下運算可得Dc＝(i9／i′9－i10／i′10)／(i9／i′9＋i10／i′10)＝Sin (2πCLSe)/(λSo) ·P (2)(2)式中i9、i10——分別為光源6發(fā)光時，探測器9、10輸出的光電信號；i′9、i′10——分別為光源7發(fā)光時，探測器9、10輸出的光電信號；
C——所用光彈材料的光彈常數(shù)；L——光彈材料中的通光長度；λ——真空中光波長；Se——膜片有效作用面積；So——光彈材料承壓面積；由(2)式計算出P值后，代入(1)式，可得出圓柱形油罐的儲量W。
本實用新型相對現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點在于靈敏度高，抗干擾能力強，具有較高的絕緣性能。由于光纖傳感器無電火花，安全可靠，特別適用于易燃易爆場合。還由于本裝置結(jié)構(gòu)簡單，光纜可撓曲，使各種設(shè)計方案更靈活，通用性更強。
附

圖1是實用新型的安裝示意圖。
附圖2是傳感頭3的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3是附圖2的A－A剖視圖。
附圖4是二次儀表4示意圖。
以下結(jié)合附圖1、2、3、4詳細說明依據(jù)本實用新型提出的計量裝置的細節(jié)及工作情況。
光纜5內(nèi)的四根光纖8置于四根毛細管16內(nèi)并與置于孔24、26、27、29內(nèi)的四個1／4節(jié)距的自聚焦透鏡23、25、18、28用光敏膠粘接在一起，光敏膠型號為GBN－1?？?4和27及孔26和29為一次加工孔，要求其同軸度不大于5μm。孔24、27的軸線與孔26、29的軸線相互垂直并相交，并且二軸線與圓塊15的下表面平等。自聚焦透鏡23、25、18、28及四根毛細管16要與孔24、26、27、29采用一級過渡配合裝配，其間隙用粘結(jié)劑填充粘固。毛細管16的內(nèi)孔徑大于光纖8外徑值不超過5μm，其間隙也用粘結(jié)劑填充粘固，這樣可保證光纖8和四個自聚焦透鏡處于正確的耦合位置。偏振片22的偏振軸與x軸成45°角(自聚焦透鏡23出射光束傳播方向為Z軸，X、Y、Z三軸組成右手直角座標系)，1／4波片20的快軸與X軸成45°角。偏振分光棱鏡19是由二塊45°直角光學玻璃棱鏡弦面鍍偏振分光膜膠合而成，它的各通光側(cè)面及分光面均垂直于YZ平面。通過1／4波片20的光束垂直于分光棱鏡表面入射，經(jīng)過分光棱鏡的透射光束為Y方向偏振，反射光束為X方向偏振。在加工上要求偏振分光棱鏡19的四個通光側(cè)面及分光面均垂直于底板17的上表面，角偏差小于30″。偏振分光棱鏡19和圓塊15分別與底板17用粘結(jié)劑粘接在一起?？紤]到光學元件與金屬底板17及圓塊15的熱膨脹系數(shù)匹配，底數(shù)17與圓塊15采用因鋼制作，具體型號為4J36。光彈材料21選用石英玻璃，其光彈常數(shù)為1.70×10－6／mpa。1／4波片20是由石英晶體制作的一級片，并按其快軸與X軸成45°角方向與偏振分光棱鏡19的側(cè)面粘結(jié)為一體。
本實用新型不僅適用于對貯藏原油及成品油的油罐儲量進行計量，在適當選擇材料后，也適用于具有腐蝕性液體的計量。
權(quán)利要求1.一種光纖油罐儲量計量裝置，它由傳感頭3、二次儀表4、光纜5三部分組成，傳感頭3通過連接法蘭14及緊固螺釘13安裝在被測量油罐的外底部，再通過光纜5與二次儀表4連接，其特征在于四根毛細管16及四塊自聚焦透鏡23、25、18、28均用粘結(jié)劑固定在圓塊15的四個孔24、26、27、29中，并且四根光纖8與四塊自聚透鏡連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖油罐儲量計量裝置，其特征在于孔24與27、孔26與29的同軸度不大于5μm，孔24、27與孔26、29的軸線垂直相交并與圓塊15的下表面平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖油罐儲量計量裝置，其特征在于1／4波片20是由石英晶體制作的一級片，并按其快軸與x軸成45°角方向與偏振分光棱鏡19的側(cè)面粘結(jié)為一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖油罐儲量計量裝置，其特征在于偏振分光棱鏡19是由二塊45°直角光學玻璃棱鏡弦面鍍偏振分光膜膠合而成，它的各通光側(cè)面及分光面均垂直于YZ平面。
專利摘要本實用新型涉及一種光纖油罐儲量計量裝置，它由傳感頭，光纜及二次儀表組成，其主要特點是應(yīng)用光纖承擔光的傳輸任務(wù)，以光纖和其它光學元件組成敏感單元，實用新型靈敏度高、抗干擾能力強、絕緣性能好。傳感頭無電火花，對易燃易爆油品的測量非常合適，安全可靠。由于其結(jié)構(gòu)簡單，光纜可撓曲，從而會使各種設(shè)計方案更靈活，通用性更強。在適當選擇與液體接觸的材料后，也適用于測量盛裝各種腐蝕性液體的罐體。
文檔編號G01F23/22GK2052893SQ89209380
公開日1990年2月14日 申請日期1989年7月29日 優(yōu)先權(quán)日1989年7月29日
發(fā)明者林鈞岫, 常熹, 花正開, 何實, 姜少軍, 金曉丹, 劉莎, 王安波, 米錦云, 方曉軍, 高英杰, 付志雙, 王勇 申請人:遼河石油勘探局油氣管理處