Датчик скоростного напора потока жидкости или газа Советский патент 1984 года по МПК G01P3/36 G01P5/02 

ел

1. ДАТЧИК СКОРОСТНОГО НАПОРА ПОТОКА ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА, содержапщй корпус и установленные в нем упругий чувствительный элемент в виде световода, источник света и фотоприемник, оптически согласованные через световод, а также воспринимающий элемент, консольно связанный с упругим чувствительным элементом, о тличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности,световод выполнен нерегулярным и снабжен устройством регулировки степени его начального сжатия.

Фиг.1

Изобретение относится к измерителной технике и может быть использовано для измерения скорости потока в трубопроводе.

Наиболее близким к предлагаемому является датчик аналогичного назначения, содержащий корпус и установленый в нем упругий чувствительный элемент, выполненный в виде световода, источник света и фотоприемник, оптически согласованные через световод, а также воспринимающий элемент,консольно связанный с упругим чувствительным элементом. Воспринимающий элемент и чувствительный элементы выполнены Б виде свернутого в кольцо световода L11.

Недостатком известного датчика является его низкая чувствительность к скоростному напору потока

Цель изобретения - повышение чувствительности датчика.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике скоростного напора потока жидкости или газа, содержащем корпус и установленные в нем упругий чувствительный элемент в виде световода, источник света и фотоприемник, оптически согласованные через световод, а также воспринимающий э лёмент, консольно связанный с упругим чувствительным элементом, световод выполнен нерегулярным и снабжен устройством регулировки степени его начального сжатия.

При этом нерегулярный световод выполнен в форме спирали, прикрепленной своими диаметральными образующими к корпусу и консоли воспринимающего элемента.

Кроме того, нерегулярный световод выполнен в виде скрученного стержня некруглого сечения, жестко закрепленкого по концам скрутки в корпусе.

На фиг.1 и 2 представлены конструкции двух вариантов датчика скоростного напора.

Датчик содержит источник 1 оптического излучения, приемники 2 и 3 оптического излучения, корпус 4, воспринимающий элемент в виде плохообтекаемой поворотной лопасти 5, упругий чувствительный элемент, совмещающий одновременно функции преобразователя, выполненный в виде световодов, изогнутых в форме цилиндрических спиралей 6 и 7.

Имеется также устройство регулировки степени начального сжатия спиралей 6 и 7 (не показано).

В данном варианте датчика используется свойство зависимости светопропускания волоконных световодов -от радиуса изгиба.

Световоды изогнуты в форме многовитковых цилиндрических спиралей в связи с тем, что в этом случае чувствительность к перемещению больше, чем в случае полувитка, а также увеличивается жесткость, что позволяет их использовать одновременно как упругий элемент и преобразователь с высокой чувствительностью.

Работа первого варианта датчика (фиг.1) происходит следующим образом.

При отсутствии потока контролируемой среды поворотная лопасть 5 занимает исходное положение, при котором спирали из световодов имеют начальную одинаковую степень деформации, обеспечивающую нахождение рабочей точки на среднем участке наибольшей чувствительности зависимости светопропускания световодов от перемещения поворотной лопасти, а также - нахождение в исходном положении поворотной лопасти. При этом световоды имеот одинаковое начальное светопропускание, а на выходе фотоприемников 2 и 3 - одинаковые электрические сигналы Эти приемники включены в плечи нерав новесного моста (не показан), в диаг нале которого при этом сигнал разбаланса равен 0. . Под действием потока контролируемого материала в трубопроводе возникает динамический напор струи, возде ствующий на поворотную лопасть 5, которая отклоняется, например, в направлении стрелки. При этом спираль 7 еще более деформируется, а степень деформации спирали 6 уменьшается. Это приводит к изменению световых потоков источника 1, прошедших к фотоприемникам 2 и 3 по световодам (сопротивление 2 увеличивается, а 3 - уменьшается), что вызовет разбаланс моста, в сигнале которого заложена информация о величине и направлении скоростного напора струи контролируемого потока. Второй вариант датчика кроме аналогичных корпуса 4, плохообтекаемого тела 5, источника 1 излучения и фото приемника 2 содержит световод 8 прямоугольного сечения, имеющий скрученный участок 9, закрепленный на концах 10 и 11 (фиг.2). В данном варианте датчика используется эффект зависимости светопропускания световода прямоугольного сечения от степени скрученности. Датчик (фиг.2) работает следующим образом. В отсутствии потока среды чувствительный элемент 5, подпружиненный скрученным участком световода 9, занимает некоторое исходное положение. При этом световод 8 имеет исходную степень с помощью скрученности, а значит, некоторое начальное значение потока источника 1 излучения, прошедшее участки световодной линии 8 связи и скрученный участок 9, попадает на приемник 2 излучения, на выходе которого присутствует некоторый электрический сигнал. Под действием потока среды в трубопроводе, чувствительный элемент 5 перемещается, что приводит к изменению степени скрученности световода на участке 9. В результате изменяется его светопропускание, а также величина потока, дошедшая до приемника 2 излучения, т.е. изменяется электрический сигнал на его выходе в соответствии с величиной скорости потока среды в трубопроводе. Предлагаемый датчик по сравнению с известным более прост по конструкции и в юстировке,так как содержит меньшее число конструктивных элемен0

:Ь0