CN108120489A - 一种基于光纤f-p的农林喷洒药液容量传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于光纤F‑P的喷洒药液容量传感器，包括第一光纤和第二光纤，所述第一光纤一端去除涂覆层，经消毒液擦拭后，将所述第一光纤的一端面切平，***弱酸溶液中腐蚀，然后稀释；最后第一光纤的腐蚀端面与第二光纤的一端面通过熔接机熔接。本发明采用化学腐蚀法制备F‑P应变传感器，易于制作，采用的器件结构简单，稳定性可靠，灵敏度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种农业自动化领域，是一种利用农业、林业的航空喷洒对农药液位进行监控的器件。
背景技术
我国是个农业大国，随着我国改革开放的不断深入和国民经济现代化的需要，农林飞机广泛地应用于农业、林业、牧业生产中；农林飞机作业效率高、效果好，而且灵活，社会经济效益显著；但随之而来的农林作业中存在的不足也日益凸显。目前，广泛应用的航空喷洒***多为无人机喷洒***，并且针对作业的机上农药存储箱农药余量的准确记录还有待于完善提高。
随着现代测量技术的发展，光纤Fabry-Perot(F-P)传感器越来越受到人们的重视，被广泛用于测量应变、压力、温度、加速度、折射率、液位等。与传统的传感器相比，光纤法布里-珀罗传感器具有诸多优良特性，如不受电磁干扰、适用范围广、稳定性好、可靠性好、分辨率高、精度高、体积小、重量轻等显著优点。但是，传统的制作方法工序复杂、重复性差，对于法珀腔还需要进行腔长的标定，这使得光法布里-珀罗的批量生产较为困难，从而在一定程度上限制了光纤法布里-珀罗传感器的进一步广泛应用。
发明内容
本发明提供了一种利用光纤F-P传感器进行机上药液容量器农药液位检测的方法。与现有技术相比，用该方法加工的F-P传感器结构简单，稳定性可靠，灵敏度高，以实现对液位的精确测量。
本发明的技术方案：一种基于光纤F-P的喷洒药液容量传感器，包括第一光纤和第二光纤，其特征在于，所述第一光纤一端去除涂覆层，经消毒液擦拭后，将所述第一光纤的一端面切平，***弱酸溶液中腐蚀，然后稀释；
第一光纤的腐蚀端面与第二光纤的一端面通过熔接机熔接。
优选的，所述第一光纤和第二光纤采用LSM-12大模场光纤，包层直径125μm，纤芯直径12μm。
优选的，所述稀释过程包括：将腐蚀过的第一光纤端面在蒸馏水中浸泡稀释，再将第一光纤放入超声清洗机清洗，以去除残留弱酸，防止其持续腐蚀破环光纤端面。
优选的，所述弱酸溶液的浓度在35％～45％。
优选的，所述腐蚀的时间在15min～25min范围内。
优选的所述熔接时设置的放电参数为：清洁放电时间150ms，预熔功率为标准+10bit，预熔时间为270ms，放电1功率为标准+10bit，放电时间为1500ms。
一种包括所述的喷洒药液容量传感器的光纤传感器测试***，其特征在于，所述光纤传感器测试***包括宽带光源，药液容量传感器，光谱仪和三端环行器，所述宽带光源，药液容量传感器，光谱仪分别与三端环行器连接。
优选的，所述药液容量传感器与浮子固定连接。
本发明的有益效果：本发明一种基于光纤F-P的喷洒药液容量传感器采用化学腐蚀法制备F-P应变传感器，易于制作，所发明的器件结构简单，稳定性可靠，灵敏度高；成本较低、重复性高，易于实现器件的批量加工。
应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。
附图说明
参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：
图1示意性示出本发明基于光纤F-P的喷洒药液容量传感器的结构原理示意图；
图2示意性示出本发明基于光纤F-P的喷洒药液容量传感器的光纤传感器测试***的结构示意图；
图3示意性示出本发明基于光纤F-P的喷洒药液容量传感器在不同液位下的干涉光谱图。
具体实施方式
通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。
图1所示为本发明基于光纤F-P的喷洒药液容量传感器的结构示意图，如图1所示，基于光纤F-P的喷洒药液容量传感器，包括第一光纤101和第二光纤102，所述第一光纤101和第二光纤102包括纤芯103和包层104。
其中，所述基于光纤F-P的喷洒药液容量传感器的制作过程包括：
第一光纤101一端去除涂覆层，经消毒液擦拭后，将第一光纤101的一端面切平，***40％浓度的弱酸溶液中腐蚀20min，然后将腐蚀过的第一光纤101端面在蒸馏水中浸泡稀释，再将第一光纤101放入超声清洗机清洗，以去除残留弱酸，防止其持续腐蚀破环光纤端面。最后将第一光纤101的腐蚀端面与第二光纤102的一端面通过熔接机熔接，如图1所示，A处表示第一光纤101和第二光纤102熔接的位置。
其中，本实施例中弱酸采用HF酸，本实施例中的消毒液采用酒精进行擦拭。
所述第一光纤101和第二光纤102采用LSM-12大模场光纤，包层直径125μm，纤芯直径12μm。
所述弱酸溶液的浓度在35％～45％范围内，本实施例中选择40％的浓度。
所述腐蚀的时间控制在15min～25min范围内。
其中，第一光纤101和第二光纤熔接时设置的放电参数为：清洁放电时间150ms，预熔功率为标准+10bit，预熔时间为270ms，放电1功率为标准+10bit，放电时间为1500ms。
图2所示为本发明基于光纤F-P的喷洒药液容量传感器的光纤传感器应变***的结构示意图，如图2所示，一种喷洒药液容量传感器的光纤传感器应变***，包括宽带光源201，药液容量传感器204，光谱仪203和三端环行器202，所述宽带光源201，药液容量传感器204，光谱仪203分别与三端环行器202连接。
药液容量传感器204与浮子205固定连接。
其中光纤传感器204浸泡在药液中，与浮子固定连接，通过光纤环行器202与光纤传感光谱分析仪203相连。光谱分析设备本实施例采用Yokogawa公司生产的光纤传感分析仪，在本实施例中进行反射光谱的采集；光纤环行器使用光纤F-P腔的反射干涉光谱传输至光纤传感分析仪。
图3所示为本发明基于光纤F-P的喷洒药液容量传感器在不同液位下的干涉光谱图。
当液位发生变化时，浮子的位置发生变化，引起光纤传感器F-P的拉力发生变化，反射光谱谱线会发生漂移，如图3所示，3条谱线分别为液位为20cm、40cm和60cm时的F-P传感器在C+L波段范围内的干涉谱。
同时，所述传感器具有良好的线性度。
将传感器进行标定，在50cm～400cm范围内，每间隔50cm测量一次，记录相应液位时的波长，绘制波长—液位关系曲线，表明该传感器具有良好的线性度。
结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。
Claims (8)
1.一种基于光纤F-P的喷洒药液容量传感器，包括第一光纤和第二光纤，其特征在于，所述第一光纤一端去除涂覆层，经消毒液擦拭后，将所述第一光纤的一端面切平，***弱酸溶液中腐蚀，然后稀释；
第一光纤的腐蚀端面与第二光纤的一端面通过熔接机熔接。
2.根据权利要求1所述的喷洒药液容量传感器，其特征在于，所述第一光纤和第二光纤采用LSM-12大模场光纤，包层直径125μm，纤芯直径12μm。
3.根据权利要求1所述的喷洒药液容量传感器，其特征在于，所述稀释过程包括：将腐蚀过的第一光纤端面在蒸馏水中浸泡稀释，再将第一光纤放入超声清洗机清洗，以去除残留弱酸，防止其持续腐蚀破环光纤端面。
4.根据权利要求1所述的喷洒药液容量传感器，其特征在于，所述弱酸溶液的浓度在35％～45％。
5.根据权利要求1所述的喷洒药液容量传感器，其特征在于，所述腐蚀的时间在15min～25min范围内。
6.根据权利要求1所述的喷洒药液容量传感器，其特征在于，所述熔接时设置的放电参数为：清洁放电时间150ms，预熔功率为标准+10bit，预熔时间为270ms，放电1功率为标准+10bit，放电时间为1500ms。
7.一种包括权利要求1所述的喷洒药液容量传感器的光纤传感器测试***，其特征在于，所述光纤传感器测试***包括宽带光源，药液容量传感器，光谱仪和三端环行器，所述宽带光源，药液容量传感器，光谱仪分别与三端环行器连接。
8.根据权利要求7所述的光纤传感器测试***，其特征在于，所述药液容量传感器与浮子固定连接。
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