Волоконно-оптический измеритель концентрации жидких сред Советский патент 1987 года по МПК G01N21/43 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматического определения концентрации веществ, растворенных в жидкости, по изменению показа

теля преломления.

Целью изобретения является повышение чувствительности при сохранении диапазона измерений.

На фиг.1 представлена схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы пространственного расположения сигналов на выходах элементов устройства.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, соединенный с электрическим входом электрооптического модулятора 2, оптический вход которого соединен с источником 3 излучения, а вы- ход - с последовательно соединенными световодом 4, погруженным в контролируемую среду 5, фотоприемником 6, пороговым устройством 7, счетчиком 8 импульсов и регистром 9 записи кода, и линию 10 задержки, вход которой соединен с выходом порогового устройства 7, выход - с электрическим входом электрооптического модулятора 2.

. На фиг.2 представлены временные диаграммы 11-15 пространственного расположения сигналов на выходе источника 3 излучения, генератора 1 импульсов, электрооптического модухш- тора 2, порогового устройства 7 и линии 10 задержки соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Концентрация среды за период измерений остается постоянной. Это Допущение правомочно, так как данный период составляет доли секунды.

Генератор 1 импульсов генерирует короткий прямоугольный импульс, с помощью которого электрический модулятор 2 преобразует непрерьшное оптическое излучение источника 3 излучения в импульс, который направляется в световод 4, погруженный в контролируемую среду 5, При этом происходит уширение импульса оптического излучения за счет межмодовой дисперсии, которая зависит от показателя преломления среды и пропорциональна ее концентрации.

Уширенный импульс на выходе световода 4 детектируется фотоприемником 6 и подается на вход порогового уст10

15

25

30

20

469822

ройства 7, на выходе которого формируется электрический импульс, равный уширенному. Данный импульс посредством линии 10 задержки поступает на электрический вход электрооптического модулятора 2, на выходе которого формируется импульс оптического излучения, равный уширенному.

Далее процесс циркуляции импульсного сигнала в замкнутой цепи происходит аналогично первому циклу обращения и прекращается, когда длительность импульса становится больше времени его прохождения по данной цепи.

Применение линии 10 задержки исключает возможность наложения входного импульса и импульса предыдущего цикла обращения.

Каждый цикл обращения считьшается счетчиком 8 импульсов и по окончании процесса циркуляции в регистре 9 записи кода записывается код, равный общему числу циклов обращения, соответствующий концентрации контролируемой среды.

Благодаря введению линии задержки и счетчика импульсов физическая величина непосредственно преобразуется в код и при использовании замкнутой цепи (электрооптический модулятор, световод, фотоприемник, пороговое устройство, линия задержки) происходит уширение импульса до момента, . когда длительность импульса станет

35

больше времени его прохождения по данной цепи.

Формула изобретения

Волоконно-оптический измеритель концентрации жидких сред, содержащий источник излучения и расположенные по ходу излучения световод, погруженный в контролируемую среду и фотоприемник, соединенный с одним из входов усилителя постоянного тока электрической схемы, включающей генератор импульсов и линию задержки,

отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности при сохранении диапазона измерений, в измеритель введен электрооптический модулятор, расположенный между

источником излучения и входом световода, а электрическая схема дополнительно снабжена счетчиком импульсов и регистратором записи кода, при этом выход усилителя соединен через

313469824

счетчик импульсов с регистратором за- модулятора, другой вход которого сое- писи кода и через линию задержки с динен с генератором импульсов, а дру- одним из входов электрооптического гой вход усилителя заземлен.

12

/5

п п

/

75

п п

Составитель С.Голубев Редактор И.Николайчук Техред М.Ходанич Корректор И.Муска

Заказ 5115/42 Тираж 775 Подписное ВНИИПИ Государственного Комитета СССР

по делам изобретений и открытий П3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4

Фиг. 2

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить диапазон измерений концентраций при одновременном обеспечении высокой чувствительности во всем диапазоне. При прохождении импульса оптического излучения по световоду 4, погруженному в контролируемую среду 5, происходит уширение импульса, которое пропорционально концентрации контролируемой среды. Сигнал детектируется фотоприемником 6. Электрический импульс посредством линии задержки 10 поступает на электрический вход электрооптического модулятора 2. В результате чего электрооптический модулятор 2 преобразует непрерьюное излучение источника излучения 3 в импульс длительности, равный уширенному, который снова подается на вход световода 4. Далее процесс обращения импульса в замкнутой цепи происходит аналогично первому циклу и прекращается, когда длительность импульса становится больше времени его прохождения по данной цепи. В регистре 9 записи кода записывается код, соответствующий общему числу циклов обращения, т.е. результат измерений. 2 ил. (Л со 4 О5 со