Оптический уровнемер жидкости Советский патент 1986 года по МПК G01F23/26 

11 : Изобретение относится к устройствам автоматики и может быть применено в системах контроля уровня жидкостей. Целью изобретения является линеаризация выходной характеристики и устранение нестабильности источника света. На фиг. 1 показана схема предлагаемого уровнемера; на фиг. 2 - статические характеристики каналов преобразователя . Оптический уровнемер жидкости содержит источник 1 излучения, волокон ньй световод 2, линзовый объектив 3 чувствительный плоскопараллельньш световод 4, призму 5, зеркальное покрытие 6, поляризатор-анализатор 7 фазосдвигающие пластины 8-10, волоконные световоды 11-13, световод 14 непосредственно примыкающий к поляри затору, фотоприемные схемы 15-18, блоки 19 и 20 вычитания и блок 21 обработки сигналов. На фиг. 2 показаны статические характеристики первого (q) и второго (S) оптических ка.налов, результирующее напряжение после вычитания сигналов и, и U в блоке вычитания (Ь), результирующий сигнал с бло ка вычитания второго дифференциального канала (), вектор суммы сигналов двз дифференциальных каналов в полярных координатах (). Устройство работает следующк м образом. Световой поток от излучателя; 1 по волоконному световоду 2 поступает на линзовый объектив, после кото рого параллельньй пучок света .проходит через поляризатор-анализатор 7 расположенный на наклонной грани пр моугольной призмы 5 ввода-вывода излучения, имеющей контакт с чувствительным световодом 4. Будучи лине но поляризованным, световой поток распространяется в световоде 4, исп тывая полные внутренние отражения от. плоских граней световода. Угол падения S светового потока выбирается из условия Q arcsin(n./n, ) , что обеспечивает полное внутреннее отражение на границе световода с воздухом и с жидкостью, т.е. отсутствуют френелевские потери света в сколь угодно длинном световоде. Световой поток в светов.оде 4 доходит до зеркального торца 6, отража5ется от него и распространяется в обратном направлении, проходит через поляризатор 7, которьй в данном случае вьшолняет роль анализатора, и поступает через фазосдвигающ е пластины 8-10 на приемные волоконные световоды 11-13. На приемный световод 14 световой поток поступает без прохождения фазосдвигающей пластины. Напряжения на каждом из элементов фотоприемных схем 15-18 зависят от количества полных внутренних отражений светового потока в световоде 4, а ИХ относительный фазовый сдвиг определяется величиной фазового сдвига пластин. При этом фазовые сдвиги выбираются 180,90 и 270 соответственно. Выходной сигнал принимается О за U .отсчета. В процессе повышения уровня жидкости, в результате чего световод оказывается погруженным в жидкость, напряжения на фотоприемных схемах ; 15-18 изменяются в зависимости от изменения фазывыходного сигнала числа полных внутренних отражений светового потока в световоде по синусоиде, смещенной относительно оси ординат, а их относительньй фазовый сдвиг определяется величиной фазового сдвига фазосдвигающих пластин. Так напряжение Uj на фотоприемной схеме 15 из-за наличия в канале фазосдвигающей пластины 8 с фазовым сдвигом 180° находится в противофазе с напряжением U. При вычитании сигналов и, и U,j в блоке вычитания первого дифференциального канала результирующее напряжение Uj является синусоидальным. Аналогично, результирующий сигнал Uj, является синусоидальным, так как фазосдвигающие пластины 9 и 10, входяшд е в III и IV оптические каналы, имеют фазовые сдвиги в. 90 и 270 соответственно, Напряжения Uj и Ujj имеют между собой фазовьй сдвиг в 90 , т.е. находятся в квадратур.е. При равенстве амплитуд сигналов вектор их суммы описывает окружность радиуса V в полярных координатах, откуда tgQ ff --. Величина ср пропорциональна глубине погружения Н световода в жидкость и может -быть выражена как Я d - толщина чув

Изобретение относится к устройствам автоматики и позволяет линеаризировать выходную характеристику и устранить нестабильность источника света. Уровнемер содержит источник излучения с волоконным световодом 2, световой поток От которого, буцучи линейно поляризованным в поляризаторе 7, распространяется в чувствительном плоскопараллельном световоде 4. Отразившись от грани 6, световой поток через поляризатор 7, в данном случае играющий роль анализатора, поступает через фазосдвигакицие пластины 8-10 на волоконные световоды 11-13. При погружении световода 4 в жидкость изменяются напршкения на фотоприемных схемах 15-18.Относительньй фазовый сдвиг напряжений определяется величиной фазового сдвига пластин 8-10. При вычитании сигналов с фотоприемников 15-18 в блоках 19 и 20 вычитания результирующие нап(Л ряжения будут синусоидальными. Величина фазового сдвига определяется в блоке обработки сигналов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.