Волоконно-оптический уровнемер

 

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ УРОВН МБР, содержащий источник излучения и фотоприемник, оптически связанные посредством изогнутого волоконного световода, отличающийся тем, что, с целью обеспечения непре рывности контроля, волоконный световод выполнен в форме конической спирали , радиус кривизны витков которой плавно изменяется от значения м«кc()/()p о значения )/(гау деп, п - показатели преломления соответственно сердцевины и оболочки световода; р ,л) - радиусы световода соответственно по сердцевине и оболочке, установлен витком большего радиуса а нижней границе контролируемого иапазона.

(19) (j1) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

MSO G 0i F 23 22

1 1ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ ймакс =((". " )l(".- "я)3 9 до значения й„„„= f(h й0,-9) у, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОЫИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3517382/18-10 (22) 01.12.82 (46) 15.08.84. Вюл. 9 30 (72) А.T.Àõìàäèåâ, Г.1U.Лившиц, Н.К.Надиров и А.Л.патлах (71) Институт химии, нефти и природных солей АН КазССР (53) 681.128.65(088.8) (56) 1. Патент Великобритании

Р 1463810, кл. G 1 Н, опублик. 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

М 735926, кл. G 01 w 23/22, 1980 (прототип). (54)(57) ВОЛОКОННО-ОПтИЧЕСКИИ YPOBHEMEpi содержащий источник излучения и фотоприемник, оптически связанные посредством изогнутого волоконного световода, отличающийся тем, что, с целью обеспечения непрерывности контроля, волоконный световод выполнен в форме конической спирали, радиус кривизны витков которой плавно изменяется от значения где „, - показатели преломления соответственно сердцевины и оболочки световода; р,4 — радиусы световода соответственно по сердцевине и оболочке, 3 и установлен витком большего радиуса на нижней границе контролируемого диапазона.

1108333

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкости в емкостях.

Известны уровнемеры, содержащие изогнутый снетовод, источник и при- 5 емник излучения. При погружении световода в жидкость меняется его светопропускание (1).

Недостатками данного устройства являются низкая точность и наличие (р одного оптического канала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее изогнутый световод, приемный световод, источник излучения и фотоприемник. При погружении изогнутого световода в жидкость излучение на участке изгиба выходит иэ световода в жидкость, где перехватывается приемным светонодом, по которому проходит к фотоприемнику (2).

Недостатком известного устройства является ограниченность его функциональных воэможностей, так как оно может лишь сигнализировать о переходе через границу раздела сред и без дополнительных устройств не может использоваться для непрерывного контроля изменения уровня.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей, а именноЗр создание устройства, способного непрерывно измерять уровень и его изменение в контролируемом резервуаре.

Указанная цель достигается тем,что в волоконно-оптическом уровнемере, 35 содержащем источник излучения и фотоприемник, оптически связанные посредством изогнутого волоконного световода, последний выполнен в форме конической спирали, радиус кривизны нит- 4р ков которой плавно изменяется от значения некоторую начальную величину. Выход света в оболочку световода и распространение по ней объясняется тем, что воздух и оболочка световода образуют также световод с более высокой числовой апертурой, чем числовая апертура собственно снетовода (сердцевина-оболочка ). Светопропускание более нысокоапертурных световодов слабее зависит от радиуса изгиба световода, чем и случае низкотемпературных снетонодон.

При постепенном погружении спирали 4 в жидкость (все происходит аналогично и при выходе спирали из жидкости, только в обратной последова45 до значения тельности) нсе большая ее часть, начиная с витков наибольшего радиуса, постепенно оказывается в жидкости, показатель преломления которой должен быть равен или больше показателя преломления оболочки. При этом нсе большая часть лучей выходит иэ оболочки н жидкость, а соотнетстненно плавно умены |ается интенсивность излучения, где и, n — показ атели преломления

1 соответственно сердцевины и оболочки снетонода; радиусы сердцевины и полностью светонода вместе с оболочкой, и установлен витком большего радиу- 55 са на нижней границе контролируемого диапазона.

При изгибе светонода с радиусом

Й макс только малая часть лучей, распространяющихся по световоду, выходит 6р в оболочку. При уменьшении радиуса витков большая часть лучей выходит в оболочку. При достижении радиусом изгиба значения R„,„ н оболочке имеется наибольшая часть излучения иэ ноэ- 65 можного. Таким образом, при плавном уменьшении радиуса изгиба световода непрерывно изменяется мощность излучения, распространяемого по оболочке светонода. При постепенном погружении светонода н форме конической спирали из-за нарушения условий полного внутреннего отражения все большая часть излучения выходит из оболочки в жидкость и, следовательно, интенсивность потока излучения на выходе световода плавно уменьшается в соответствии с глубиной погружения витков спирали.

На чертеже представлена схема предложенного уровнемера, один из нариантон.

Устройство содержит источник излучения 1 и фотоприемник 2, оптически связанные посредством волоконного снетонода 3, изогнутого в форме конической спирали 4. Свет от источника 1 ннодится н торец волокна со стороны витка наибольшего радиуса спирали 4.

Светонод может быть намотан на каркас соответствующей конфигурации (на чертеже не показан).

Работа уроннемера происходит следующим образом.

Излучение источника 1 поступает через входной торец световода 3 и распространяется преимущественно по сердцевине световода (для лучей н светоноде выполняется условие полного внутреннего отражения ). На изогнутом в форме конической спирали 4 участке световода 3, радиус витков которой плавно изменяется в пределах отй с,ксдо Rì í ê, все ббльшая часть снетоного излучения выходит из сердцевины н оболочку. До погружения спирали 4 н жидкость свет, пройдя изгибы ее витков, цоступает на фотоприемник 2, сигнал на выходе которого имеет

1108333

Составитель Т.Ровенская

Редактор И.Дылын Техред О.Неце Корректор Е.Сирохман

Эаказ 5852/29 Тираж 610 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва, 7(-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 прошедшего по световоду 3 к фотоприемнику 2.

Предложенное устройство по сравнению с прототипом позволяет непрерывно контролировать уровень. 5

Для контроля изменения уровня в больших резервуарах целесообразно устанавливать несколько предложенных ура в немеров так,чтобы виток с наибольшим радиусом одного находился на одном уровне с витком наименьшего радиуса другого.