Оптический уровнемер

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз оветскик

Социалнстнческик

Республик a»1004166 (63) Дополнительное к авт. саид-ву (и)м, Nn.з (22) Заявлено 23. 05е 79 (21) 27б9739/18-10

6 01 F 23/22 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет СССР ио делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150383. Бюллетень ¹ 10 е

Дата опубликования описания 1503ВЗ (33 ) УДК 681. 128. 8 (088 ° 8) !

1 ( ю

Я (72) Автор. изобретения

О.В.Цирлин (71) Заявитель

Научно-исследовательский институт строит

Госстроя СССР (54) ОП1 ИЧЕСКИИ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам контроля уровня жидкостей.

Известен оптический уровнемер, содержаций источник света, сканатор в виде зеркала, соединенного с валом приводного электродвигателя, объек.тив и светочувствительный элемент, связанный.с блоком сравнения, выполненным в виде электроннолучевой трубки (11.

Данное устройство обладает невысокой точностью определения уровня изза нелинейности-его характеристики.

Наиболее близким к предлагабмому по технической суцности является оптический уровнемер, содержаций источник света, сканатор, объектив, светочувствительный элемент, связанный с блоком сравнения, источник опорного напряжения, выходной сигнал которого соответствует выходному снг. нату сканатора, блок сравнения, выполненный в виде преобразователя фазы в аналоговый сигнал, при этом один из входов блока сравнения соединен с выходом-светочувствительного элемента, а другой вход подключен к источнику опорного напряжения f.2) .

Недостатком известного устройства является изменение интенсивности потока света, падающего на фотоприемник, при изменении уровня, что вызывает изменение сигналов фотоприемника и снижает точность измерения, Целью изобретения является повышение точности.

Указанная. цель достигается тем, что в устройство, содержацее коллимированный источник света, сканатор источника света, выполненный в виде вращающегося зеРкалау соединенного с валом приводного электродвигателя, блок опорного сигнала, выполненного, например, в виде таков.етрического датчика оборотов, приемник света и

20 регистрирующую схему, выполненную в виде измерителя разности фаз сигналов от блока опорного сигнала и приемника света, введены дополнительно диафрагма приемника света и сканатор приемника света,. выполненный анало25 гично сканатору источника и имеющий общий вал с подвижным элементом блока опорного сигнала, причем частота врацения сканатора приемника отлична от частоты вращения сканатора источ30 ника света.

1004766

На фиг. 1 представлена схемауровнемера> на фиг. 2 — опорный сигнал; на фиг. 3 — сигналы с фотоприемника при разных уровнях.

Уровнемер работает следующим обра» зом.

Луч света от коллимированного источника излучения 1 (например, лазера) срезается s диафрагме. 2 до толцнны 0,2-0,3 мм, попадает на зеркало 3 сканатора источника излучения, 10 приводимое во врацение с угловой скоростью ц 1 электродвигателем. Отражен- ный от поверхности жидкости 4, уро: вень Н которой определяется, луч света попадает на зеркало 5 сканатора 15 приемника иэлучения, приводимое во вращение вторым электродвигателем с угловой скоростью Эд..

В зависимости от уровня жидкости в сосуде Н (положения поверхности 4) рО сигнал на приемнике излучения 6 появляется только при однозначных углах паденйя (отражения) a(, которым должны соответствовать определенные углы Р пов рога зеркал 3 и 5 относительно горизонта. Иэ равенства углов падения и отражения легко установить, что о(=7. 3 (4)

Уроввнь жидкости Н связан с углом падения (отражения) соотношением и=ми=и р (ц где R - полурасстояние между осями врацения.зеркал 3 и 5. 35

Череэ определенный промежуток времени t o, зависящий от начального положейия зеркал 3 и 5 (начальных угловых координат Poq u Pro@.) и их -угловых скоростей вращения ó и <6 звр" 4О кала займут такое положение (с,угло" вой координатой ) ), при котором отраженный от поверхности жидкости 4 луч света, пройдя через диафрагму 7 с размером щели равным толщине луча, 4 поймает .на приемник света 6.Электри" ческий импульс от приемника света 6 попадает в один иэ каналов регистрирующего прибора 8 (например, фазометра). Характер сигнала от приемника излучения 6 -для различных величин уровней жидкости. Hl и Н2 представлен на фиг. 3. Отставание сигнала по времени для уровня Н2 от сигнала для уровня Нl (КС;-А Г ) вызвано изменением положения зеркал 3 и б от угла зз „ до и поэтому может являться мерой изменения уровня Н -Н .

Для автоматизации процесса измерения величин уровня Н применен генератор опорного сигнала, связанный со 60 сканатором зеркала 5 приемника излучения б (фиг. 1). Он может быть выполнен, например, в виде тахометрического датчика оборотов, т.е. иметь катушку с сердечником 9 и индукцион- 65 ный диск 10, закрепленный на валу сканатора зеркала 5 приемника излучения 6. Индукционный диск 10 выполнен из немагнитного материала, на периферии диска 10 имеется магнитная вставка 11, закупленная в плоскости зеркала 5. При прохождении встав- ки 11 мимо сердечника катушки 9, в последней наводится ЭДС самоиндукции, частота следования импульсов которой прямопропорциональна угловой скорости UJ< вращения сканатора 5 (фиг, 2), Этот сигнал принятый за опорный, подается на второй вход регистрируюцей схемы 8, которая по временной разности ь (разности фаэ P ) между опорным сигналом от катушки 9 и сигналом от приемника излучения б определяет уровень жидкости Н.

Время, эа которое вставка 11 совершает один оборот и в катушке B наводится импульс ЭДС самоиндукции, равно — 1/цг . Зеркало 5 из положения, при котором в катушке 9 появляется импульс тока, перемещается иа угол /Ъ,. при котором от фотоприемника 6 появляется сигнал, эа время. уев

)ф или, с учетом выражения (2)

a rcÔt н к

4fi® g, I . Соответственно уровень жидкости может быть определен иэ соотношения: и-Я (@)сщ а.с, «>

Таким образом, по временной разности АГ, между опорным сигналом от генератора импульсов 9 и сигналом от, фотоприемника б судят об уровне жидкости, а по изменению этой разности эа промежуток времени 4t и об расходе жидкости.

Предлагаемый уровнемер имеет простую конструкцию и обеспечивает повы- . шение точности измерения тем, что отраженный от поверхности жидкости поток излучения после центровки в дополнительной диафрагме, попадает на преиник излучения нормально к поверхности его чувствительного слоя неэависимр от величины уровня жидкости.

Формула изобретения

Оптический уровнемер, содержаций коллимированный источник света, сканатор источника света в виде врацаюцегося .зеркала, соединенного с валом приводного электродвигателя, блок опорного сигнала, выполненного, например, в виде жахометрического датчика оборотов с подвижным элементом, приемник света и регистрирующую схе1004766

Составитель В.Аксенов

Редактор Н.Горват ТекредМ,Костик . КорректорГ.Рещетник

Заказ.1852/50. - . - .Tapaa.641.... - . - ...Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобрвтений и открытий

113035, Москва, X-35, Рауюская наб., д. 4/5 ему аювююеФ

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4 му в виде измерителя разности фаэ сигналов от блока опорногО сигнала и приемника света, о-т л и ч а юшийся тем; что, с целью повыаенкя точности измерения, в него введены диафрагма приемника.света и сканатор приемника света, выполненный аналогично сканатору источника к кмеищий общий вал с подвижным элементом блока опорного сигнала, причем частота. вращения сканатора приемнике отличка от частоты вращения сканатора источ ника света.

Источники информации, принятыв во внимание при экспертизе .l. Патент ФРГ Ф 946090, кл. 42 e - 34, 1956 °

2. Авторское свидетельство СССР

9 582460, кл..G 01 Р 23/22, 1977

{прототип).