СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОСТОЯНСТВА УРОВНЯ ВОДЫ Российский патент 2025 года по МПК G01F23/292 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к метрологии, в частности к способам измерения давления газов, поверке и калибровке средств измерений давления в лабораторных условиях.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Из уровня техники известны жидкостные микроманометры МКМ (Государственная система обеспечения единства измерений. Микроманометр ПМКМ. МЕТОДИКА ПОВЕРКИ МП 231-0122-2023. ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева», https://www.ktopoverit.ru/prof/metodiki/91817-24.pdf) и МКВ-250 (ПОВЕРКА СРЕДСТВ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ. Часть 2. ПОВЕРКА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ДАВЛЕНИЯ. Учебно-методическое пособие для руководителей и специалистов метрологических служб предприятий и организаций, слушателей курсов повышения квалификации и студентов технических ВУЗов. Под редакцией О.П. Реута, В.Л. Гуревича. Электронный учебный материал, Минск, 2017, https://core.ac.uk/download/pdf/224691662.pdf), которые работают по принципу сообщающихся сосудов. Данные приборы используют в качестве образцового прибора для поверки других приборов с более низким классом точности.

Жидкостной микроманометр принципиально состоит из двух сосудов - подвижного и неподвижного. При этом уровень воды в неподвижном сосуде отвечает за нулевое положение прибора.

При подготовке жидкостных микроманометров МКМ и МКВ-25 к работе необходимо установить нулевое положение прибора и провести проверку постоянства нулевого положения.

В жидкостном микроманометре МКМ для проверки постоянства нулевого положения микроманометра подвижный сосуд устанавливают в нижнее положение. При этом показание индикатора составит 0,4 мм. Нулевое положение в данном приборе определяется при помощи микроскопа - если положение теневого индекса находиться в середине биссектора микроскопа, то постоянство нулевого положения микроманометра считают удовлетворительным.

Недостатком известного решения является субъективный характер оценки уровня жидкости в неподвижном сосуде за счёт использования в качестве ориентиров теневого индекса и биссектора микроскопа.

Наиболее близким к заявленному способу решением является способ проверки постоянства нулевого положения микроманометра МКВ-250. В жидкостном микроманометре МКВ-250 для точной подгонки нулевого уровня жидкости в оптическом устройстве поднимают или опускают неподвижный (оптический) сосуд гайкой медленно поднимают или опускают оптический сосуд до тех пор, пока уровень жидкости в системе не будет соприкасаться с вершиной штифта-указателя (Фиг. 1Б). Наблюдение за уровнем жидкости в оптическом сосуде производят для удобства с помощью зеркала. На Фиг. 1А и 1В представлено изображение, которое можно наблюдать в зеркале оптической системы микроманометра МКВ-250 при пониженном и повышенном уровне воды в оптическом сосуде.

Недостатком известного решения является субъективный характер оценки уровня жидкости в оптическом сосуде за счёт использования в качестве ориентиров штифта-указателя и его отражения. Также в известном решении при установке прибора в нулевое положение на показания влияет поверхностное натяжение воды, так как оценка уровня жидкости осуществляется путем определения положения штифта-указателя и его отражения относительно границы уровня воды (Фиг. 1).

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Заявленное техническое решение устраняет недостатки предшествующего уровня техники и отличается использованием красного и зеленого лазеров и измерительного микроскопа для индикации нулевого положения жидкостного микроманометра МКВ-250.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи создания нового способа определения постоянства уровня воды, в частности, в оптическом сосуде жидкостного микроманометра МКВ-250.

Технический результат, обеспечиваемый заявленным способом, сводится к объективной оценке уровня воды, в частности в оптическом сосуде жидкостного микроманометра МКВ-250.

Технический результат достигается за счет того, что в заявленном способе для индикации изменения уровня воды в сосуде используют красный и зеленый лазеры и измерительный микроскоп. При этом определение расположения ориентиров уровня воды - красного и зеленого лазеров, осуществляется измерительным микроскопом, который расположен над уровнем воды. Таким образом, оценка уровня воды в сосуде осуществляется без учета изображения границы уровня воды, следовательно, при установке прибора МКВ-250 в нулевое положение с использованием заявленного способа поверхностное натяжение воды на показания прибора не влияет. За счет того, что определение расположения ориентиров уровня воды - красного и зеленого лазеров, осуществляется относительно измерительной сетки измерительного микроскопа, становится возможной объективная оценка уровня воды в сосуде.

Сущность изобретения как технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного технического результата: постоянство уровня воды определяют в прозрачном сосуде кубической формы без верхней стенки, луч зеленого лазера направляют под углом 45° к боковой стенке сосуда через середину стенки сосуда так, чтобы точка отражения луча зеленого лазера от поверхности воды находилась в центре поверхности воды в сосуде, луч красного лазера направляют параллельно поверхности воды в сосуде и перпендикулярно плоскости, образованной лучом зеленого лазера, направленного к поверхности воды, и лучом зеленого лазера, отраженного от поверхности воды, измерительный микроскоп располагают над поверхностью воды в сосуде таким образом, чтобы центр измерительной сетки микроскопа располагался над лучом красного лазера, и регулируют уровень воды в сосуде таким образом, чтобы точка отражения от поверхности воды лазера зеленого цвета была совмещена с линией лазера красного цвета, если при повторном наблюдении точка отражения от поверхности воды лазера зеленого цвета с линией лазера красного цвета не совмещены, то делают вывод о том, что уровень воды в сосуде изменился.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает принцип определения уровня воды при установке микроманометра МКВ-250 в нулевое положение.

Фиг. 2 показывает средства определения постоянства уровня воды заявленным способом.

Фиг. 3 демонстрирует картинку, которую можно наблюдать в объективе микроскопа при осуществлении заявленного способа.

Фиг. 4 показывает принцип работы микроманометра МКВ-250 с определением постоянства уровня воды в неподвижном сосуде заявленным способом.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На Фиг. 2 изображены измерительный микроскоп - 1, прозрачный сосуд - 2, уровень воды - 3, вода - 4, излучатель красного лазерного луча - 5, излучатель зелёного лазерного луча - 6.

Измерительный микроскоп 1 расположен над сосудом кубической формы без верхней стенки 2. К сосуду 2 жестко закреплены излучатель красного лазерного луча 5 и излучатель зелёного лазерного луча 6. Сосуд заполнен водой 4.

Луч зеленого лазера направлен под углом 45 градусов к боковой стенке сосуда таким образом, чтобы точка отражения луча от поверхности воды находилась в центре поверхности воды в сосуде сосуда, а сам луч входил через средину боковой стенки прозрачного сосуда. Луч красного лазера направлен параллельно поверхности воды в сосуде и перпендикулярно плоскости, образованной лучом зеленого лазера, направленного к поверхности воды, и лучом зеленого лазера, отраженного от поверхности воды. Измерительный микроскоп располагают над поверхностью воды в сосуде таким образом, чтобы центр измерительной сетки микроскопа располагался над лучом красного лазера.

Далее, увеличивая или уменьшая уровень воды в сосуде, настраивают уровень воды в сосуде таким образом, чтобы точка отражения от поверхности воды лазера зеленого цвета (2) была совмещена с линией лазера красного цвета (1), как показано на Фиг. 3Б. При этом настройку уровня воды можно осуществлять с большой точностью, ориентируясь на измерительную сетку микроскопа (3).

В дальнейшем, если точка отражения от поверхности воды лазера зеленого цвета (2) с линией лазера красного цвета (1) не совмещены (Фиг. 3А и 3В), делают вывод о том, что уровень воды в сосуде изменился.

Осуществление изобретения на примере использования заявленного способа определения постоянства уровня воды в микроманометре МКВ-250 продемонстрировано на Фиг. 4.

Подвижный сосуд микроманометра МКВ-250 соединяют при помощи эластичной трубки с неподвижным (оптическим) сосудом. Подвижный и неподвижный сосуды микроманометра заполнены дистиллированной водой и сообщаются. Над оптическим сосудом расположен измерительный микроскоп. Стенки оптического сосуда выполнены из прозрачного плоскопараллельного стекла. К стенкам оптического сосуда прикреплены излучатели зелёного и красного лазерных лучей. Луч зеленого лазера с длинной волны 500-560 нм направлен под углом 45 градусов к боковой стенке оптического сосуда таким образом, чтобы точка отражения луча от поверхности воды находилась в центре поверхности воды в сосуде, а сам луч входил через средину боковой стенки оптического сосуда. Луч красного лазера с длинной волны 675-740 нм направлен параллельно поверхности воды в оптическом сосуде и перпендикулярно плоскости, образованной лучом зеленого лазера, направленного к поверхности воды, и лучом зеленого лазера, отраженного от поверхности воды. При этом диаметр луча зеленого и красного лазеров составляет 5 мкм. Измерительный микроскоп располагают над поверхностью воды в оптическом сосуде таким образом, чтобы центр измерительной сетки микроскопа располагался над лучом красного лазера.

При подгонке нулевого уровня микроманометра МКВ-250 регулируют уровень воды в оптическом сосуде, добиваясь того, чтобы точка отражения от поверхности воды лазера зеленого цвета была совмещена с линией лазера красного цвета.

За счёт измерительной сетки микроскопа возможно более точно регулировать (увеличивая или уменьшая) уровень воды в оптическом сосуде.

Таким образом, использование лазеров и измерительного микроскопа позволяет более точно устанавливать нулевой уровень микроманометра, что позволяет получить высокую точность измерений прибора и достоверность результата.

Изобретение относится к метрологии, в частности к способам измерения давления газов, поверке и калибровке средств измерений, а также для определения постоянства уровня воды. Постоянство уровня воды определяют в прозрачном сосуде кубической формы без верхней стенки. Луч зеленого лазера направляют под углом 45° к боковой стенке сосуда через середину стенки сосуда так, чтобы точка отражения луча зеленого лазера от поверхности воды находилась в центре поверхности воды в сосуде. Луч красного лазера направляют параллельно поверхности воды в сосуде и перпендикулярно плоскости, образованной лучом зеленого лазера, направленного к поверхности воды, и лучом зеленого лазера, отраженного от поверхности воды. Измерительный микроскоп располагают над поверхностью воды в сосуде таким образом, чтобы центр измерительной сетки микроскопа располагался над лучом красного лазера. После чего регулируют уровень воды в сосуде таким образом, чтобы точка отражения от поверхности воды лазера зеленого цвета была совмещена с линией лазера красного цвета. Если при повторном наблюдении точка отражения от поверхности воды лазера зеленого цвета с линией лазера красного цвета не совмещены, то делают вывод о том, что уровень воды в сосуде изменился. Технический результат - повышение точности, повторяемости, достоверности и повышение скорости оценки уровня воды. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ определения постоянства уровня воды, заключающийся в том, что постоянство уровня воды определяют в прозрачном сосуде кубической формы без верхней стенки, луч зеленого лазера направляют под углом 45° к боковой стенке сосуда через середину стенки сосуда так, чтобы точка отражения луча зеленого лазера от поверхности воды находилась в центре поверхности воды в сосуде, луч красного лазера направляют параллельно поверхности воды в сосуде и перпендикулярно плоскости, образованной лучом зеленого лазера, направленного к поверхности воды, и лучом зеленого лазера, отраженного от поверхности воды, измерительный микроскоп располагают над поверхностью воды в сосуде таким образом, чтобы центр измерительной сетки микроскопа располагался над лучом красного лазера, и регулируют уровень воды в сосуде таким образом, чтобы точка отражения от поверхности воды лазера зеленого цвета была совмещена с линией лазера красного цвета, если при повторном наблюдении точка отражения от поверхности воды лазера зеленого цвета с линией лазера красного цвета не совмещены, то делают вывод о том, что уровень воды в сосуде изменился.

2. Способ по п. 1, в котором сосуд является оптическим сосудом жидкостного микроманометра МКВ-250.

3. Способ по п. 1, в котором сосуд сообщается со вторым сосудом посредством эластичной трубки.

4. Способ по п. 1, в котором сосуд выполнен из прозрачного плоскопараллельного стекла.

5. Способ по п. 1, в котором вода дистиллированная.

6. Способ по п. 1, в котором длина волны зеленого лазера составляет 500-560 нм.

7. Способ по п. 1, в котором длина волны красного лазера составляет 675-740 нм.

8. Способ по п. 1, в котором диаметр луча зеленого и красного лазеров составляет 5 мкм.