Уровнемер

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении уровня жидких сред. Поплавковый узел с двумя роликами 9,10 при перемещении вместе с границей жидкости обеспечивает перегиб волоконного световода 1. Верхний конец световода согласован с выходом измерителя расстояния 2. Подбором показателей преломления световода и его оболочки, а также радиусов и взаимного расположения роликов добиваются такого положения, в котором луч света от дальномера входит в оболочку световода на участке его перегиба. Наружная поверхность оболочки снабжена светорассеивающими элементами, обуславливающими отражение света в обратном направлении к измерителю расстояния. В качестве измерителя расстояния используется оптический фазовый дальномер. 2 ил.

„„5U„„1500841

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСКИНА

РЕСПУБЛИК (51 ) 4 G 01 F 23/22, 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОТКРытиям пРи Гннт сссР

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4019495/24-10 (22) 10.02.86 (46) 15.08.89. Бюл. И-* 30 (71) Грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматика" (72) А.И.Кашуба, Г.И.Кузнецов и Л,А. Афонин (53) 681.128.65(088.8) ,(56) -Авторское свидетельство СССР

9 1108333, кл. G 01 F 23/22, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N - 285269, кл. G 01 F 23/00, 1969. (54) УРОВНЕИЕР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении уровня жидких сред. Поплавковый узел с двумя роликами 9, 10 при перемещении вместе с границей жидкости обеспечивает перегиб волоконного световода 1.

Верхний конец световода согласован с выходом измерителя расстояния 2.

Подбором показателей преломления световода и его оболочки, а также радиусов и взаимного расположения роликов добиваются такого положения, в котором луч света

Э от дальномера входит в оболоч.ку световода на участке его перегиба. Наружная поверхность оболочки снабжена светорассеивающими элементами, обуславливающими отражение света в обратном направлении к измерителю расстояния. В качестве измерителя расстояния используется оптический фазовый дальномер. 2 ил.

3 150084

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении уровня жидкости.

Цель изобретения -.. исключение вли-. 5 яния переменных свойств жидкости на точность измерений.

На фиг.l представлена схема уровнемера; на фиг. 2 — гибкий преобразователь перемещения. 10

Уровнемер содержит волоконный световод 1, измеритель расстояния 2, который состоит из оптического фазо-. вого дальномера 3, светоделительной пластины 4, зеркала 5 и оптического согласующего элемента 6, поплавок

7 и связанное с ним устройство изгиба волокна 8, выполненное на роликах

9 и 10, направляющие поплавка 11, нижнее крепление 12, верхнее крепле- 20 ние 13 световода, Волоконный световод 1 состоит из сердцевины 14 с показателем и,, оболочки 15 с показателем преломления и, оболочки 16 с показателем пре- 25 ломления пз и второго слоя оболочки

17, содержащей светоотражательные примеси 18, защитной оболочки °

Нижний конец световода сопряжен с моделью абсолютно черного тела 30

20, которая состоит из прозрачного тела 21. имеющего светбпоглащающее покрытие 22. Модель абсолютно черного тела 20 соединена с торцом световода 1.

На поверхности жидкости, уровень которой измеряют, находится поплавок

7., При изменении уровня жидкости поплавок 7 перемещается вдоль направпяющих штанг 11. llежду направляю.-. щ щими штангами 11, параллельно им натянут волоконный световод 1, устройство уплотнения 13 которого сверху емкости зажато фланцами.

Поплавок 7 имеет три отверстия: .два крайних для прохода направляющих

11 и одно централы-. .ое для волоконного световода 1, На поплавке установлено устройство изгиба 8 волоконного световода 1.

Нижний конец волоконного световода 1 с помощью устройства крепления

12 соединен с натягивающей пружиной.

Торец нижнего конца световода 1 отполирован и соединен с прозрачным телом 21 модели абсолютно черного тела 20. 1{озффицяент преломления прозрачного тела ?1 равен коэффициенту преломления сердцевины 14 оптическо! 4

rî волокна. Прозрачное тело 21 покрыто светопоглощающим покрытием 22.

Благодаря этому интенсивность отра-, женного от торца световода светового потока минимальна и не влияет на процесс измерения. В качестве светопог.— лощающего покрытия 22 может быть использована тонкая пленка иридия.

Показатель преломления оболочки

15 участка волоконного световода 1, используемого в качестве линии связи между емкостью с жидкостью и измерителем уровня 2, имеет значение п .

Показатель преломления сердцевины 14n . При этом п (и „. Ha участке волоконного световода 1, находящегося в емкости с жидкостью у сердцевины

14 имеется два слоя светопроницаемой оболочки 16 и 17. Показатель преломления оболочки 16 — n выбран близ9 ким к показателю преломления и, сердцевины 14. При этом n

Этим достигается повышение чувствительности оптического волокна к изгибам. Чем ближе показатель преломления и оболочки 16 к показателю преломз ления п сердцевины 14, тем при большем радиусе изгиба волоконного световода 1 световой поток из сердцевины 14 выходит в оболочку 16.

Оболочка 17 изготовлена из того же материала, что и оболочка 16, имеет такой же показатель преломления и и содержит светоотражающие з включения, в качестве которых использованы частицы флурресцентного вещества, например фосфора.

Светоотражающими включениями могут являться также частицы алюминия -. или серебра, Волоконный световод 1 имеет также эластичную зашитную светопроницаемую оболочку !9, которая защищает его

1 от механических повреждений.

Уровнемер работает следующим образом.

Световой поток от измерителя 2 уровня нацравляется в сердцевину 14 волоконного световода,,в который он распространяется до места изгиба роликами 9 и 10 поплавка 7. В изогнутом месте световой поток (частично или весь) выходит из сердцевины в оболочку 16 и достигает отражающих частиц в оболочке 17. Часть отраженного в оболочке 17 светового потока .. по тому же пути возвращается в серд-., цевину 14 и распространяется в обрат5 15008 ном направлении к измерителю уровня

2. Благодаря тому, что оболочка 17 содержит специально введенные эффективно отражающие свет частицы, интенсивность светового потока отраженного в месте изгиба и приходящего к измерителю уровня 2 оказывается больше интенсивности световых потоков отраженных от различных неоднородностей, неизбежно имеющихся в волоконном световоде 1. Поэтому неод-.. нородности оптического волокна не оказывают влияния на процесс измере.ния уровня. 15

Диаметр мердцевины 14 волоконного световода 1 имеет величину, равную диаметру сердцевин одномодовых оптических волокон. Это исключает отражение светового потока проходяще- 20 го внутри сердцевины 14, от ее поверхности на ровных (не изогнутых) участках волоконного световода 1.

Измеритель уровня 2 выполнен в виде измерителя расстояния проходимого светом.

Уровень жидкости определяют, по формуле

41 6 сующим элементом 6 направляется в сердцевину, 14 волоконногр световода 1.

Отраженньш от места изгиба волоконного световода 1 световой поток оптическим согласующим элементом 6 направляется на светоделительную плас" тину 4. Отражаясь от нее и зеркала

5 световой поток, отраженный от места изгиба, проходит на вход оптического фазового дальномера 3, которьш измеряет путь, пройденный светом по волоконному световоду l до точки отражения в месте изгиба волоконного световода 1, роликами 9 и 10 и обратно .

В уровнемере может быть использован оптический фазовый дальномер 3, у которого оптический выход совмещен с оптическим входом. При этом волоконный световод 1 подключается не-. посредственно к входу дальномера через оптическое согласующее устройство 6. Светоделительная пластина 4 и зеркало 5 в этом случае не используется.

Формула изобретения

Н = К

2 где К вЂ” постоянный коэффициент равный полной длине волоконного световода 1;

1 — измеренное расстояние, проходимое светом от измерителя уровня 2 до места изгиба волоконного световода 1.и обратно.

Световой поток с выхода оптического фазового дальномера 3 направлен на светоделительную пластину 4. Эта пластина 4 выполнена таким образом, что световой поток от фазового дальномера 3, проходит через нее на оптический согласующий элемент б. А световой поток от согласующего элемента б отражается от светоделительной пластины 4 на зеркало 5.

Световой поток, идущий с выхода фазового дальномера через светодели-., тельную пластину 4 оптическим соглаУровнемер, содержащий вертикаль30 ные направляющие в сосуде с жидкос— тью, поплавковый узел с двумя роли-. ками, между которыми размещен гибкий элемент преобразователя перемещания поплавка, верхний и нижний концы которого закреплены в крышке и днище сосуда соответственно, и измеритель дпины участков гибкого элемента, о т Л и ч а ю шийся тем, что, с целью исключения влияния переменных

40 свойств жи. вЂ,кости на точность измерений в нем, гибкий преобразователь перемещения поплавка выполнен в виде волоконного световода с оболочкой, на внешней поверхности которой нанеg5 сено светорассеивающее покрытие, измеритель длины участков гибкого элемента выполнен в виде оптического фазового дальномера, согласованного с верхним концом волоконноro светово50 да, а нижний конец световода сопряжен с поглотителем света.

1500841 (3(14 ,у11

e i 1В

Составитель Е.Подымов

Техред Ц.Дидык

Редактор И.Сегляник

Корректор Н. Король

Заказ 4851/34 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101