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系統識別號 U0002-0508201415160100
中文論文名稱 光纖液位感測器之設計與實現
英文論文名稱 Design and Realization of Fiber-Optic Liquid-Level Sensors
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 電機工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Electrical Engineering
學年度 102
學期 2
出版年 103
研究生中文姓名 陳志康
研究生英文姓名 Chih-Kang Chen
學號 601450298
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2014-07-18
論文頁數 45頁
口試委員 指導教授-楊淳良
委員-曹恆偉
委員-李揚漢
中文關鍵字 液位感測器  磁性浮子液位感測器  光纖感測器  光時域反射儀 
英文關鍵字 Liquid Level Sensor  Magnetic Float Level Sensor  Optical Fiber Sensor  Optical Time-Domain Reflectometer (OTDR). 
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
中文摘要 在本篇論文中,我們設計並製作出磁性浮球式光纖液位感測器,這類型光纖液位感測器非常適合建構於光纖網路中,用於監測液位高度。
所提出的液位監測系統是由光時域反射儀(Optical Time-Domain Reflectometer, OTDR)和光纖液位感測器所組成;它使用OTDR作為遠端測量儀器,並在光纖線路上設置光纖液位感測器。平時光纖液位感測器在感測處具有一極低的光插入損耗,但當液位到達感測器端的位置時,OTDR上可以觀察到一較高光纖損耗,其中感測器因磁性浮球組緊緊相吸在一起而引入較大的光彎曲損耗。
本系統具備即時遠端監測之功能,且光纖液位感測器具有成本低、結構簡單、輕巧且可重複使用等優點。
英文摘要 In this thesis, the fiber-optic liquid-level sensors based on magnetic float have been designed and made, which are very suitable for deploying in fiber-optic networks used to monitor the liquid level.
The proposed liquid-level monitoring system mainly consists of an optical time-domain reflectometer (OTDR) and fiber-optic liquid-level sensors set on an optical fiber, where the OTDR is a remote monitoring instrument. Normally, the sensor at the sensing location has an extremely low optical insertion loss. However, the high optical loss observed on the OTDR is while the sensor detects the liquid level reaching the alert liquid level, where the sensor at the state of the magnetic float pair tightly attracted presents a high optical bending loss.
This system possesses the function of real-time remote monitoring, and these proposed fiber-optic sensors have the advantages of low cost, simple structure, light weight and reuse.
論文目次 第一章緒論
1.1 前言---------------------------------------------------1
1.2 研究動機------------------------------------------------1
1.3 論文架構------------------------------------------------2
第二章液位監測技術之介紹
2.1 電子式液位監測技術----------------------------------------3
2.2 光學式液位監測技術----------------------------------------5
第三章磁性浮球光纖液位感測器
3.1 前言--------------------------------------------------10
3.2 感測器之設計--------------------------------------------10
3.3 感測器之製作--------------------------------------------22
3.4 實驗結果-----------------------------------------------27
3.4.1 線上單點測量結果---------------------------------------27
3.4.2 OTDR線上單點測量結果-----------------------------------32
3.4.3 線上多點測量結果---------------------------------------37
第四章結論
4.1 成果與討論---------------------------------------------42
4.2 未來研究方向--------------------------------------------42
參考文獻---------------------------------------------------43



圖目錄
圖2.1 非連續性電子式液位感測器---------------------------------3
圖2.2 連續性電子式液位感測器 ----------------------------------4
圖2.3 FBG光纖液位探測器--------------------------------------5
圖2.4 光纖液位探測器(a)Y型光纖;(b)U型光纖;(C)稜鏡耦合 ----------6
圖2.5 探測兩種液體的分界面------------------------------------7
圖2.6光纖浸水感測器架構圖-------------------------------------8
圖2.7 光纖浸水感測器-----------------------------------------8
圖2.8 光纖感測器和網絡環境監測---------------------------------9
圖3.1 磁性浮球S1之設計架構圖---------------------------------11
圖3.2 磁性浮球S1之平時狀態示意圖------------------------------12
圖3.3 磁性浮球S1之啟動狀態示意圖------------------------------13
圖3.4 磁性浮球S2之設計架構圖 ---------------------------------14
圖3.5 磁性浮球S2垂掛式之平時狀態示意圖-------------------------15
圖3.6 磁性浮球S2垂掛式之啟動狀態示意圖-------------------------16
圖3.7 磁性浮球S2平躺式之狀態示意圖----------------------------17
圖3.8 磁性浮球S3之設計架構圖---------------------------------18
圖3.9 磁性浮球S3垂掛式之平時狀態示意圖-------------------------19
圖3.10 磁性浮球S3垂掛式之啟動狀態示意圖------------------------20
圖3.11 磁性浮球S3平躺式之狀態示意圖---------------------------21
圖3.12 細鐵棒的設置方式-------------------------------------22
圖3.13 發泡劑填充浮球---------------------------------------23
圖3.14 磁性浮球S1之實體圖-----------------------------------24
圖3.15 磁性浮球S2之實體圖-----------------------------------25
圖3.16 磁性浮球S3之實體圖-----------------------------------26
圖3.17 線上單點的液位感測器系統架構圖--------------------------27
圖3.18 線上單點系統中感測器S1的鑑別度-------------------------29
圖3.19 線上單點系統中感測器S2的鑑別度-------------------------30
圖3.20 線上單點系統中感測器S3的鑑別度-------------------------31
圖3.21 OTDR線上單點的液位感測器架構圖 ------------------------32
圖3.22 OTDR線上單點的液位感測器S1的測量結果-------------------33
圖3.23 OTDR線上單點的液位感測器S2的測量結果-------------------34
圖3.24 OTDR線上單點的液位感測器S3的測量結果-------------------35
圖3.25 OTDR線上單點的重複測試分析圖--------------------------36
圖3.26 線上多點測量的液位感測器架構圖-------------------------38
圖3.27 線上多點測量之實驗結果--------------------------------39


表目錄
表3.1 S1、S2、S3比較表------------------------------------37
表3.2 線上多點測量之實驗結果--------------------------------38
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