Устройство для определения границы раздела двух сред Советский патент 1990 года по МПК G01F23/22 

Изобретение относится к технике определения положения границы двух сред, отличающихся геплоОизическими свойствами.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг. 1 представлена принципи альная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - термочувствительный элемент, горизонтальное сечение; на фиг. 3 форма выходного сигнала на регистраторе.

Устройство для определения границы раздела двух сред содержит импульсный источник света (лазер) 1, направленный оптический ответвитель 2, стержень 3 световода оболочку Ц световода, светорассеивающее покрытие 5

оболочки , теплопроводный корпус 6, нагреватель 7 и фотопоиемник 8 с регистратором 9.

Оболочка обладает термозависимым показателем преломления, не превышающим показателя преломления стержня 3 световода. Нагреватель 7 соединен со стабилизированным источником 10 питания. Полость корпуса 6 может быть заполнена теплопроводной средой 11.

Устройство для определения границы раздела двух сред работает следующим образом.

Источник 1 излучения испускает им- пульсы света, которые по ответвителю поступают в стержень 3 световода. Поскольку нагреватель обеспечивает равномерный нагрев термозависимого чувствительного элемента - оболочки А све- товода, показатель преломления ее одинаков по высоте сосуда, что обуславливает равномерное поступление света в оболочку Ь. Отражаясь от свето- рассеивающего покрытия 5 свет возвра- щается в стержень в соответствии с законами геометрической оптики. Обратное излучение света поступает на фотоприемник 8. На регистраторе 9 при этом фиксируется монотонная зависи- мость изменения выходного сигнала по времени.

При поступлении жидкости в сосуд часть теплопроводного чехла погружается в жидкость. Возникают условия для перераспределения тепла по высоте чувствительного элемента за счет увеличении теплопередачи от теплопроводного корпуса в жидкость. В результате на термочувствительной обо- лочке возникает градиент температуры по высоте сосуда, а, следовательно, и коэффициента преломления оболочки.

Изменение светового потока из стержня в оболочку и обратно стано- вится не монотонной, а изменяется скачком.

На фотоприемнике на фоне экспоненциально затухающего сигнала релеевс- кого рассеяния появляется короткий импульс, по положению которого на диаграмме временной развертки регистратора 9 (фиг. 3) судят об уровне жидкости.

Точность определения положения границы жидкости зависит от теплопроводных свойств корпуса и оптическс оболочки и соответствие отметок границы жидкости и фронта оптической неоднородности в оболочке 4 определяется при градуировке.

Погрешность измерения изменения положения фронта оптической неоднородности не превышает 0,3%.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определять границу различных сред вне зависимости от оптических свойств, степени загрязнений сред, а также консистенции и фазового состояния двух сред.

Формула изобретения

Устройство для определения границы раздела двух сред, содержащее теплопроводный корпус, поверхность которого сопряжена с нагревателем и термочувствительным элементом, и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, термочувствительный элемент выполнен в виде цилиндрической оптически прозрачной оболочки с термозависимым показателем преломления, снаружи которой нанесено светорассеивающее покрытие, а внутри установлен стержень с показателем преломления, отличающимся от показателя преломления оболочки во всем диапазоне его изменения (последнего), при этом стержень снабжен ответвителем, вход которого оптически согласован с импульсным источником света, а выход - с фотоприемником, связанным с регистратором.

Жадное/по

Газ

Изобретение относится к технике определения положения границы сред, различающихся между собой теплофизическими свойствами. Устройство состоит из теплопроводного корпуса 6, в котором размещены нагреватель 7 световодный стержень 3 с оболочкой 4 и светорассеивающим покрытием 5. Световодный стержень снабжен разветвителем, вход которого оптически согласован с импульсным источником 1 света, а выход - с фотоприемником 8. При работе устройства корпус 6 размещается на границе контролируемых сред. Различие теплофизических свойств сред обуславливает различие тепловых потоков в каждую среду в отдельности, что ведет к наличию градиента температуры вдоль корпуса 6. При условии постоянства показателя преломления стержня и зависимости показателя преломления оболочки 4 от температуры на границе световода и оболочки 4 изменяются условия полного внутреннего отражения для пучка света от импульсного источника 1. Поступивший в оболочку 4 свет отражается от светорассеивающего покрытия 5, возвращается в стержень 3 и поступает на фотоприемник 8. На отметке границы двух сред (градиента температур и градиента показателя преломления оболочки 4) фотоприемник 8 регистрирует скачок интенсивности света. Регистрация интервала времени между импульсом источника света и скачком выходного сигнала фотоприемника позволяет повысить точность определения положения границы двух сред. 3 ил.

Фиг 1

Редактор Ю.Середа

Составитель Е.Подымов Техред М.Ходанич

Заказ 393

Тираж 535

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 1Н 35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Фиг 2 х/

фиг.З

Корректор Э.Лончакова

Подписное