为了测量液位在警戒值附近变化的情况, 采用新款光纤熔接机制作了一种基于锥形结构的长周期光纤光栅测量液位的光纤传感器, 对传感器进行了理论分析, 搭建了液位传感实验系统, 根据传感器对外界环境的折射率灵敏度, 测量浸没在液体中的光纤长度。结果表明, 在0 mm~12 mm的液位测量范围内, 光纤液位传感器的峰值波长灵敏度和透射功率灵敏度分别是0.700 nm/mm和1.377 dB/nm。该传感器对液位变化测量较为准确, 且采用刻栅方式可有效解决传统长周期光纤光栅中存在的非对称模耦合和偏振依赖性高等问题, 同时具有制作简单、成本低和应用前景广泛等优点。

提出一种基于调频连续波干涉测量技术的膜片式法布里-珀罗（F-P）腔液位传感器。根据调频连续波干涉技术液位测量体系理论制作液位传感器，搭建液位测量系统，并对其进行线性度、灵敏度和分辨率等测试。实验结果表明，调频连续波液位传感器液位测量的线性度为0.99998，液位测量的灵敏度为465 nm/mm，分辨率约为33.998 nm，对应的液位值为0.0731 mm，而且具有很好的稳定性、重复性和迟滞性。因此，所设计的调频连续波光纤液位传感器可以实现高精度且稳定的液位测量。

研究了一种基于错位和花生形结构的全光纤马赫-曾德干涉仪, 进行了液位和曲率的测量实验, 利用错位结构将纤芯模式激发到包层, 包层模式经过花生形结构被耦合到纤芯与原有的纤芯模式发生干涉。 包层模式对外界物理量如折射率、 应力的变化敏感, 导致透射光谱漂移。 波谷波长的漂移量与液位和曲率的变化成线性关系, 利用波谷的漂移实现液位和曲率的测量。 在液位实验中, 在水位变化范围为1.00～5.00 cm时, 波谷向短波方向漂移, 灵敏度最高为-0.68 nm·cm-1, 线性拟合度为0.995 4。 在曲率实验中, 曲率的变化范围为0.3～1.2 m-1时, 波谷向长波方向漂移, 灵敏度最高为22.47 nm·m, 线性拟合度为0.986 4, 表现出较高的灵敏度。 错位结构和花生形结构被用于组成马赫-曾德干涉仪, 用普通的光纤熔接机和普通单模光纤即可熔接, 结构和制作方法简单, 灵敏度高, 尤其在曲率的测量中表现出较高的灵敏度。

设计了一种基于啁啾光纤布喇格光栅的新型液位传感器，该传感器主要由矩形悬臂梁构成的传感机构和光纤光谱仪组成。导出了啁啾光纤布喇格光栅的反射谱带宽与液位的关系；通过光谱仪检测啁啾光纤布拉格光栅反射谱的带宽，就可以得到被测液位的高度。并对设计的传感器系统进行了实验验证，实验结果表明，该啁啾光纤布拉格光栅反射谱带宽对温度变化不敏感，且在测量范围内，反射谱带宽与被测液位间有很好的线性关系。

许多石油化工企业的油品储存罐仍使用着靠人工读数的浮子式液位测量装置，其工作效率低、误差大，而且无法实现自动化控制和管理。针对这种情况，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。该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，采用自制的光码盘实现光信号的调节。该系统的现场测试结果表明，系统在测量范围为0～1000 mm时，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，并且运行稳定，性能可靠。

介绍了超声波测距的基本原理,对应超声波测距仪的误差产生原因,设计了一个以提高测量精度为目的的超声波液位测量仪原型系统,该系统包含脉冲发射电路,变增益接收电路,温度补偿电路和相应的控制电路.实验结果表明该设计方法可以提高超声波测距仪的测量精度并且硬件开销不大.

提出一种基于光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)腔干涉仪原理的高精度连续型光纤液位传感器,它根据不同的液体高度产生不同的压强的原理实现液位测量.传感器通过MEMS技术和微光结构加工工艺研制,确保了传感器各项设计要求;系统采用双通道补偿光路以及双路输出比值为信号的处理方式, 有效降低了环境因素的影响;利用低双折射单模光纤结合消偏技术,大幅减少了光路中"寄生干涉"和"偏振诱导信号衰落"对光纤F-P传感器测量精度的影响.实验表明,该传感器的灵敏度为0.8mV/mm,测量精度为<(2mm,分辨力为<(1mm,系列样品中最大量程可达30m,而且结构简单,安装方便.

圆柱形透明容器中液体使透射光会聚,空气使透射光发散.将CIS放在液柱透镜的焦线上,则CIS接收到的液体段透射光比空气段透射光强得多.液位不断升高,则CIS接收到强光的像元数不断增加,经后续信号处理可获得圆柱形透明容器中的实时液位.当液位变化范围在CIS高度范围内时,用CIS就可实时检测透明容器中的液位.此方法简单可靠,在200mm的检测范围内,实测了18个液位,平均液位误差0.185mm,最大液位误差0.66mm.

介绍了以汞包层光波导为传感探头的光纤液位传感器的原理及信号处理,其工作原理是利用连通器将液位的变化转变为汞包层光波导包层长度的变化。理论分析和实验表明,当光波导直径和光波长一定时,光功率衰减随汞包层光波导长度增加作线性增加。通过对汞包层光波导引起光功率衰减的检测,探头结构的优化设计以及探测器件的选型,可以获得实时性很强的高精度液位测量。实验测得10 m液位的最大测量误差为5.2 mm,理论分析的相对测量精度可达0.02%。该液位传感器的研制对于油库等易燃、易爆环境中的液位测量具有重要意义。