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油罐光纤传感液位测量系统的研究.pdf

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第33卷第6期光学技术Vol.33No.6 2007年11月OPTICALTECHNIQUENov.2007 文章编号:10021582(2007)06081303 油罐光纤传感液位测量系统的研究 王艳菊1,2,刘静1,王玉田2,王忠东3 (1.河北师范大学电子系,石家庄050031;2.燕山大学电气工程学院,河北秦皇岛066004) (3.大庆石油学院分院,河北秦皇岛066004) 摘要:采用先进的光纤传感技术在人工浮子液位计的基础上研制了一种新型的液位测量系统。系统利用力平衡 原理测量液位,利用光纤传感器探测和传输信号,采用自制的光学编码盘实现光信号的调节。测试结果表明,在0~ 1000mm测量范围内,测量误差6mm,相对误差<2%。现场应用表明,该系统的各项性能指标符合生产要求,运行 稳定,性能可靠。 关键词:光纤;液位;光学编码盘;油罐;浮子液位计 中图分类号:TQ056;TN247文献标识码:A Studyonopticfibersensingliquidlevelmeasuringsystemforoilstoragetanks WANGYanju1,2,LIUJing1,WANGYutian2,WANGZhongdong3 (1.Departmentofelectronicengineering,HebeiNormalUniversity,Shijiazhuang050031,China) (2.InstituteofElectricalEngineering,YanshanUniversity,Qinhuangdao066004,China) (3.DaqingPetroleumInstitute,Qinhuangdao066004,China) Abstract:Liquidlevelmeasuringsystemwiththeadvancedfiberopticsensingtechnologybasedonthetraditionalfloater levelmeterisdeveloped.Itmeasurestheliquidlevelofanoiltankbyusingtheprincipleofforcebalance,capturesandtransmits opticalsignalsbymeansofthefiberopticsensors,implementsopticalsignalmodulationwiththeselfmadelightcodedisc.The testingresultsindicatethatthemeasurementerroris6mm,relativeerroris<2%,whenitsmeasuringrangeis0~ 1000mm.Byapplyinginachemicalplant,itisprovedthateveryspecificationofthesystemmeetsthedemandsofitsusersand itsperformanceisreliable. Keywords:opticfiber;liquidlevel;lightcodedisc;oilstoragetank;floaterlevelmeter 把被测参量转化为光信号,克服了传统传感器的许 1引言 多缺点,极大地提高了测量精度和动态测量范围,同 在石油、化工、交通、储运等部门,油罐是广泛用时还可以通过局域网技术连接成传感器网络,能够 于储存易燃、易爆油料的重要设备。油罐的液位是满足飞速发展的工业现代化对传感器提出的更高要 计算油品储量的依据,是储罐运行管理的主要参数,求[1~4]。将光纤传感技术与液位测量技术相结合, 根据现场各储罐的液位数据,可迅速协调各个罐的通过对传统浮子式液位计进行重新设计,设计出了 容量,以平稳生产过程。目前,大多数油罐仍采用机一种浮球式光纤传感液位测量系统。 械浮子式液位测量装置,而且是靠人工的方法来记 2光纤液位测量系统的原理和结构 录和判断液位的,工作效率低、误差大,无法实现自 动化控制和管理。2.1系统的基本原理和拓扑结构 光纤是一种新型材料,具有体积小、重量轻、灵光纤液位测量系统硬件由测量单元(浮球、钢丝 敏度高等特点,具有良好的电绝缘性和化学稳定性,绳、重锤、导向轮、绳轮、磁力耦合器等机械部分)、光 适宜于在易燃、易爆等危险、恶劣的环境中使用。优纤传感器、光电转换器、二次仪表及光缆等五部分构 良的传输性能可实现远距离遥控监测[1]。光纤传成。现场安装有测量单元和光纤传感器,监控安全 感技术是近年来发展起来的一