Оптический сигнализатор уровня жидкости

 

E ОПЙ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

827 (6l) Дополнительное к авт. свид-sy (22) Заявлеио18.08.76(21) 2397357/18-10

4 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.08,78Бюллетеиь №31 (45) Дата опубликования описания 06.07.78

2 (5!) М. Кл. (01 Р .е3/22

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам иэеоретений и открытий (53) УДК 681.128. .63 (088 8) (72) Авторы изобретения

В. П. Климашин и С. Е. Себкс (71) Заявитель (54) ОПТИЧЕСКИЙ СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ

ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к оптическим сигнализаторам уровня жидкости и может быть использовано при точном дозировании жидкостей, Известны фотоэлектрические датчики уровня для сигнализации уровня жидкости, содержащие источник светового излучения, две оптические системы, оптический эталон, трубку с контролируемой жидкостью, два фотоприемника, два световода, тепловыравнивающий экран и измерительную схему (lj.

Недостаток такого сигнализатора уровня — сложность схемкого решения, 15 низкие точность и надежность сигнализации.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому сигнализатору является оптический детектор автоконтро- 2Е лируемого уровня, содержащий источник света, оптическую призму, помещенную в резервуаре и расположенную на детектируемом уровне, оптические волокна, связывающие призму с источником и приемником излучения, усилитель-интегратор и управляющую нагрузку 12).

Недостаток этого детектора — низкае точность сигнализации.

Цель описываемого изобрел ения — повышение точности.

Это достигается тем, что сигнализатор снабжен объективом, установленным между оптическим чувствительным элементом и фотоприемником, при этом оптический чувствительный элемент выполнен в виде профильной фазовой дифракционной решетки с гармоническим законом изменения высоты профиля, которая обращена профилем к жидкости, а фот оприемник установлен в фокальной плоскости объектива в одном из боковых максимумов пространственного спектра.

На чертеже представлена блок-схема оптического сигнализатора уровня жидкости.

Устройство содержит корпус 1, заполненный жидкостью, коллиматор 2, иллюминатор 3 фазовую дифракционную решетФ

620827 ку 4, объектив 5., пространственный оптический фильтр 6, фотоприемник 7.

Устройство работает следуюшим образом., Параллельный пучок света из коллиматора 2 проходит через слой жидкости

5 и попадает на одномерную фазовую дифракционную решетку 4, выполненную из прозрачного материала, показатель преломления которого близок к показателю преломления жидкости. Для уменьшения числа пространственных частот фазовый профиль решетки изготовлен по гармоническому закону, что обеспечивает появление только частот первого порядка дифракции, не считая нулевого, который присутствует всегда.

Объектив 5, установленный над дифракционной решеткой, фокусирует параллельные пучки в плоскости пространственного оптического фильтра 6, который представляет собой непрозрачный экран с отверстиями, соответствующими частотам; первого порядка дифракции, т.е. отвечающих формуле

ыиф Ь и А 25 где e — порядок дифракции (в данном случае щ =1}, - угол (из центра объектива)

g -го порядка дифракции;

Π— шаг дифракционндй решетки, 30

Я. — длина волны света.

Световой яоток, прошедший простран- ственный фильтр 6, попадает на-фотоприемник 7, сигнал которого управляет кла35 паном впуска жидкости. При подъеме уров ня жидкос1 и цо касания дифракционной решетки 4 последняя как бы превращается в эквивалентную плоско-параллельную пластинку вследствие равенства показа40 телей преломления жидкости и решетки, что ведет к исчезновению сигнала на . фотоприемнике 7 за счет "схлопывания" пространственного спектра частот (все излучение будет сфокусировано в нулевом порядке).

Повышение точности объясняется тем, что высота профиля решетки сравнима с длиной,волны света и колеблется от долей микрона цо нескольких микрон и, следовательно, точность доэирования определяется этими значениями. формула изобретения

Оптический, сигнализатор уровня жидкости содержащий источник света, фото- приемник и оптический чувствительный элемент, установленный на контролируемом уровне в корпусе с жидкостью, о тличающийся тем, что, сцелью повышения точности, ои снабжен объективом, установленным между оптическим чувствительным лементом и фотоприемником, при этом оптический чувствительный элемент выполнен s виде профильной фаэовой дифракционной решетки с гармоническим законом изменения высоты профиля, которая обращена. профилем к жидкости, а фотоприемник, установлен в фокальной плоскости объектива в одном иэ боковых максимумов пространственного спектра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

l4 427237, кл. С 01 Р 23/22, 1972.

2. Патент франции % 2219403, кл. Q 01 Р 23/22, 1974.

620827

Составитель А. Афонин

Редактор Т. Загребельная Техред А. Богдан Корректор Л. Веселювская

Заказ 4642/37 Тираж 872 Подписное

0НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

11303S, Москва, 3@,. Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патекг,! г. Ужгород, ул. Проектная, 4