ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 1994 года по МПК G01F23/22 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в приборах для измерения уровня или дозирования сыпучих материалов таких, например, как цемент, мука, сахар, зерно, и других материалов.

Известны чувствительные элементы, содержащие источник и приемник инфракрасного излучения, оптические оси которых расположены в одной плоскости, и защитный элемент, выполненный из прозрачного для инфракрасного излучения материала.

По технической сущности наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является чувствительный элемент, который содержит смонтированные на панели из поглощающего инфракрасное излучение материала источник и приемник инфракрасного излучения, оптические оси которых расположены в одной плоскости, и защитный элемент из прозрачного для инфракрасного излучения материала.

Недостатком известного чувствительного элемента является следующее.

Источник и приемник инфракрасного излучения в этом элементе необходимо располагать перпендикулярно продольной оси элемента. Такое конструктивное расположение источника и приемника увеличивает габариты чувствительного элемента по ширине, так как в этом случае указанные габариты определяются продольными размерами источника и приемника инфракрасного излучения.

Цель изобретения - создание компактного чувствительного элемента.

Цель достигается путем усовершенствования известного чувствительного элемента, содержащего источник и приемник инфракрасного излучения, оптические оси которых расположены в одной плоскости, и защитный элемент, выполненный из прозрачного для инфракрасного излучения материала.

Усовершенствование заключается в том, что чувствительный элемент снабжен расположенным между источником и приемником инфракрасного излучения экраном с отражающей поверхностью, обращенной к источнику излучения и расположенной наклонно к его оптической оси.

Кроме того, отражающая поверхность экрана может представлять собой коническую поверхность с вершиной, лежащей на оптической оси источника инфракрасного излучения, при этом источник и приемник инфракрасного излучения обращены друг к другу и расположены на одной оси.

Вышеуказанное выполнение чувствительного элемента позволяет расположить источник и приемник инфракрасного излучения параллельно продольной оси элемента, что дает возможность уменьшить его габариты по ширине.

Кроме того, выполнение экрана с конусной отражающей поверхностью позволяет радиально распространять поток инфракрасного излучения в направлении наружной поверхности защитного элемента. Это позволяет за счет увеличения площади отражающей поверхности увеличить величину потока отраженного инфракрасного излучения, попадающего на приемник, и тем самым повысить чувствительность элемента.

На фиг. 1 и 2 показаны варианты выполнения чувствительного элемента. Стрелками показано направление хода лучей инфракрасного излучения.

Чувствительный элемент содержит источник 1 и приемник 2 инфракрасного излучения, оптические оси которых расположены в одной плоскости, и защитный элемент из прозрачного для инфракрасного излучения материала (например, оргстекла). В описываемом примере защитный элемент выполнен в виде цилиндра 3 с соосными отверстиями 4 и 5, в которых установлены обращенные друг к другу источник 1 и приемник 2 инфракрасного излучения. Между источником 1 и приемником 2 инфракрасного излучения в цилиндре 3 установлен экран 6 с отражающей поверхностью, обращенной к источнику 1. Размеры экрана 5 подбираются таким образом, чтобы он полностью препятствовал попаданию испускаемого источником 1 потока инфракрасного излучения на приемник 2. В чувствительном элементе, вариант выполнения которого показан на фиг. 1. экран 6 представляет собой металлическую пластину, расположенную под углом ϕ = 25-45^о к оптической оси источника 1. В чувствительном элементе, вариант выполнения которого показан на фиг. 2, экран 6 представляет собой металлический конус с вершиной, лежащей на оптической оси источника 1 и углом при вершине α= 50-90^о.

Чувствительный элемент работает следующим образом.

Испускаемый источником 1 поток инфракрасного излучения направляется на экран 6. В чувствительном элементе, изображенном на фиг. 1, падающий на отражающую поверхность А экрана 6 поток инфракрасного излучения полностью отражается от нее в направлении наружной поверхности В цилиндра 3. При отсутствии контролируемого материала преобладающая часть прошедшего через цилиндр 3 потока инфракрасного излучения уходит в окружающее пространство и лишь незначительная часть, отражаясь от засвеченного участка наружной поверхности В цилиндра 3, попадает на приемник 2. При этом формируемый приемником 2 выходной сигнал практически равен нулю. При появлении контролируемого сыпучего материала в рабочей зоне чувствительного элемента прошедший через цилиндр 3 поток инфракрасного излучения отражается от сыпучего материала, попадая на приемник 2, который формирует выходной сигнал.

В чувствительном элементе, изображенном на фиг. 2, падающий на конусную отражающую поверхность С экрана 6 поток инфракрасного излучения радиально отражается от нее. При появлении контролируемого материала поток инфракрасного излучения отражается с кольцевого участка наружной поверхности В цилиндра 3. При этом за счет увеличения площади отражающей поверхности увеличивается суммарный поток отраженного инфракрасного излучения, попадающий на приемник 2, что ведет к увеличению выходного сигнала с приемника 2 и, следовательно, к увеличению чувствительности элемента. (56) Авторское свидетельство СССР N 11631400, кл. G 01 F 23/22, 1988.

Использование: устройство и приборы для измерения уровня или дозирования сыпучих материалов. Сущность изобретения: чувствительный элемент содержит источник и приемник инфракрасного излучения (ИКИ), установленные соосно в выполненном из прозрачного для ИКИ материала цилиндре. Между источником и приемником установлен экран с отражающей поверхностью, обращенной к источнику и расположенный наклонно к его оптической оси. Испускаемый источником поток ИКИ попадает на экран и отражается от него в направлении наружной поверхности B цилиндра. При появлении сыпучего материала поток ИКИ, отражаясь от него, попадает на приемник, который формирует сигнал наличия материала. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ , содеpжащий источник и пpиемник инфpакpасного излучения, оптические оси котоpых pасположены в одной плоскости, и защитный элемент из пpозpачного для инфpакpасного излучения матеpиала, отличающийся тем, что в него введен экpан с отpажающей повеpхностью, pазмещенный между источником и пpиемником инфpакpасного излучения под углом ϕ к оптической оси источника инфpакpасного излучения, pавным 25 - 45^o, пpи этом отpажающая повеpхность обpащена к источнику излучения. 2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что отpажающая повеpхность выполнена конической с веpшиной, лежащей на оптической оси источника инфpакpасного излучения, и обpазующей, составляющей с оптической осью источника излучения угол ϕ , пpи этом источник и пpиемник инфpакpасного излучения pасположены соосно.