ОПТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР ЖИДКОСТИ Российский патент 2000 года по МПК G01F23/292 G01F23/30 G01F23/00 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к измерению уровня жидкости в емкости.

Известны оптические уровнемеры жидкости [1, 2, 3, 4], принцип работы которых основан на использовании оптических элементов, в частности источников излучения в видимом спектре частот и фотоприемников.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является уровнемер жидкости [4], содержащий емкость, в которой измеряется уровень, измерительную трубу с щелью, выполненной параллельно ее оси, через которую световой луч от источника света, отражаясь от конусного отражателя, изготовленного из материала, который легче жидкости, попадает на одну из приемных фотоячеек мерной рейки, которая встроена в верхнюю крышку емкости, причем выходы приемных фотоячеек соединены со входами устройства измерения, формирующего электрический сигнал, соответствующий уровню жидкости.

Недостатком указанного выше уровнемера является то, что приемные фотоячейки его мерной рейки крепятся непосредственно к верхней крышке емкости, так как источник света формирует узконаправленный луч, который должен при отражении от конусного отражателя попасть лишь на одну из них. При этом емкость, в которой измеряется уровень, должна быть изолирована со всех сторон от попадания в нее посторонних источников света, так как иначе свет от них, либо дневной свет, может послужить источником помех для работы приемных фотоячеек. Поэтому указанный выше уровнемер невозможно применить для измерения уровня жидкости в больших и открытых резервуарах.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей оптического уровнемера, в частности возможности его применения для измерения уровня жидкости в больших и открытых резервуарах, а также уровня жидкостей, имеющих выпадающие и налипающие осадки. Поставленная задача решается путем применения в качестве источника света дискретных излучателей (например, светодиодов), количество которых соответствует количеству приемных фотоячеек и расположением их вдоль оси измерительной трубы в герметичном корпусе. Причем каждый из дискретных излучателей оптически связан только с одной фотоячейкой, расположенной напротив соответствующего излучателя. Данное решение позволяет использовать уровнемер для измерения уровня жидкости в больших и открытых резервуарах. Для измерения уровня жидкостей, имеющих выпадающие и налипающие осадки, в качестве элемента разрывающего оптическую связь между соответствующим дискретным излучателем и приемной фотоячейкой, в зависимости от уровня жидкости в резервуаре, использован противовес, который через гибкий трос, перекинутый через вращающийся шкив, связан с поплавком, находящимся в измерительной трубе.

Не обнаружено в техническом решении оптического уровнемера жидкости [4] использования следующих признаков: применения источника света в виде дискретных излучателей, количество которых соответствует количеству приемных фотоячеек, каждая из которых оптически связана только с излучателем, расположенным напротив; расположения дискретных излучателей и приемных фотоячеек непосредственно вдоль измерительной трубы параллельно ее оси в герметичном корпусе; использование в качестве элемента, разрывающего оптическую связь между соответствующим дискретным излучателем и приемной фотоячейкой, в зависимости от уровня жидкости в резервуаре, противовеса, который через гибкий трос, перекинутый через вращающийся шкив, связан с поплавком, находящимся в измерительной трубе.

Поэтому данные признаки можно отнести к существенным, использование которых и позволяет расширить сферу применения оптического уровнемера.

На чертеже представлена общая схема оптического уровнемера.

Оптический уровнемер содержит измерительную трубу 1, источник света в виде дискретных излучателей (например, светодиодов) 2, приемные фотоячейки 3 и устройство измерения 4, помещенные в герметичный корпус 5. В измерительную трубу помещен поплавок 6, который через гибкий трос 7, перекинутый через вращающийся шкив 8, связан с противовесом 9, одновременно являющимся элементом, разрывающим оптическую связь между соответствующим дискретным излучателем и приемной фотоячейкой. С выхода измерительного устройства 4 электрический сигнал, соответствующий измеряемому уровню жидкости 10 в резервуаре 11, поступает на разъем стандартного аналогового выхода 12 и на устройство цифровой индикации уровня 13. Для фильтрации жидкости, поступающей в измерительную трубу 1 через отверстие 14 используется фильтрующая металлическая сетка 15. Вся конструкция уровнемера с помощью кронштейна 16 крепится к боковой стенке резервуара 11.

Оптический уровнемер работает следующим образом.

Дискретные излучатели 2 формируют световые лучи, которые попадают на приемные фотоячейки 3, расположенные напротив соответствующих излучателей и выходы которых соединены со входами устройства измерения 4. При этом, в зависимости от уровня жидкости в резервуаре, поплавок 6 будет перемещаться вдоль оси измерительной трубы 1. Так как поплавок 6 через гибкий трос 7, перекинутый через вращающийся шкив 8, связан с противовесом 9, то и противовес 9 в зависимости от уровня жидкости в резервуаре будет перемещаться вдоль приемных фотоячеек, перекрывая оптическую связь между тем или иным дискретным излучателем, и расположенной напротив него приемной ячейкой. Затенение той или иной приемной фотоячейки регистрируется устройством измерения 4, которое и формирует электрические сигналы, соответствующие уровню жидкости в резервуаре 11. Причем на разъем 12 поступает сигнал в виде стандартного аналогового напряжения или тока, а на устройство цифровой индикации 13 - в виде цифрового кода.

В результате предложенного технического решения уровнемера, расширяется область его применения, а именно:
- становится возможным использовать уровнемер для измерения уровня жидкости в больших и открытых резервуарах;
- появляется возможность измерения уровня жидкостей, имеющих выпадающие и налипающие осадки.

Источники инфориации
1. Авторское свидетельство СССР N 356471, кл. G 01 F 23/32.

2. Авторское свидетельство СССР N 1221496, кл. G 01 F 23/28.

3. Описание изобретения RU 2003052 C1 (Россия), кл. G 01 F 23/00.

4. Описание изобретения DE 4217669 A1 (ФРГ), кл. G 01 F 23/28.

Использование: изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к измерению уровня жидкости в емкости. Сущность: оптический уровнемер жидкости содержит измерительную трубу, источник света, выполненный в виде дискретных излучателей, каждый из которых оптически связан с соответствующей приемной фотоячейкой, элемент, разрывающий вышеуказанную оптическую связь. Элементом, разрывающим оптическую связь, в зависимости от уровня жидкости в резервуаре, является противовес, который через гибкий трос, перекинутый через вращающийся шкив, связан с поплавком, находящимся в измерительной трубе. Технический результат: расширение функциональных возможностей оптического уровнемера, в частности, возможности его применения для измерения уровня жидкости в больших и открытых резервуарах, а также уровня жидкостей, имеющих выпадающие и налипающие осадки. 1 ил.

Оптический уровнемер жидкости, содержащий измерительную трубу, источник света, оптически сопряженный с приемными фотоячейками, выходы которых подключены ко входам устройства измерения, отличающийся тем, что источник света выполнен в виде дискретных излучателей, количество которых соответствует количеству приемных фотоячеек, каждая из которых оптически связана только с излучателем, расположенным напротив, при этом дискретные излучатели и приемные фотоячейки расположены вдоль оси измерительной трубы в герметичном корпусе, а элементом, разрывающим оптическую связь между соответствующим дискретным излучателем и приемной фотоячейкой, в зависимости от уровня жидкости в резервуаре, является противовес, который через гибкий трос, перекинутый через вращающийся шкив, связан с поплавком, находящимся в измерительной трубе.