Волоконно-оптический сигнализатор уровня жидкости Советский патент 1993 года по МПК G01F23/22 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, конкретно к волоконно-оптическим сигнализаторам уровня.

Цель изобретения - повышение чувствительности сигнализатора уровня жидкости при расширении области его применения и повышение точности измерения уровня.

На чертеже представлена общая схема волоконно-оптического сигнализатора уровня,,

Волоконно-оптический сигнализатор уровня содержит в качестве источника излучения перестраиваемый по частоте излучения оптический квантовый генератор 1 о Световой поток по излучающему световоду 2 поступает на чувствительный элемент 3, состоящий из несущей конструкции kt на которой закреплен излучающий световод 2, фокусирующая линза 5 и приемный световод 6. Пройдя через контролируемую среду между фокусирующей линзой 5 изо о

СА Ю О

О

лучающего световода 2 и приемным световодом 6, световой поток поступает на фотоприемник 7 Выходное на пряже-4 ние фотоприемника 7 подается на первый вход схемы сравнения 8, на второй вход которой поступает напряжение от регулируемого источника опорного напряжения 9 о

В схеме используется квантовый генератоЧхтлазер на красителях, настройка лазера на рабочую длину волны осуществляется выбором активной среды (раствор красителя) и поворотом на определенный угол настроечной призмы

Принцип работы сигнализатора заключается в следующемс

При опорожнении бака или его заполнении,уровень жидкости в котором

срабатывание схемы сравнения 8, переводя ее из состояния логической единицы в состояние логического нуля,

- что соответствует переходу чувствительного элемента из состояния мокрый в состояние сухой,

Использование изобретения позволяет значительно расширить область приJQ менения волоконно-оптического сигнализатора уровня за счет повышения чувствительности, вследствие чего предлагаемый сигнализатор может работать на прозрачных жидкостях с ма15 лым коэффициентом преломления ,33 (например, при измерении уровня жидкого водорода ,1), 3 также в условиях действия малых сил тяжести Р

чающего волокна пленки или капли жидкости, приводящих к ложному срабатыванию сигнализатора, Путем изменения

I I exp(.-d),

0,01-0,1 или при работе на вязких контролируется, в рабочем промежутке 20 жидкостях, когда резко возрастает ве- чувствительного элемента 3 происходит роятность образования на торце излу- замена жидкой фазы на газообразную или наоборот с, При прохождении световой волны через контролируемую среду

происходит уменьшение ее интенсивное-25 перестраиваемого расстояния между ти I по закону Бугера-Лемберта: фокусирующей линзой 5 и торцем приемного световода 6 можно всегда добиться, чтобы толщина остающейся на торце капли была меньше расстоя- 30 ния d, находящегося в газовой фазе сигнализатора„

Кроме того, возможность установки на торце излучающего световода 2 фокусирующей линзы 5 повышает мощ- 35 ность светового сигнала на торце приемного световода 6, улучшая тем самым соотношение сигнал/шум, и noil об d

где 10 - интенсивность световой волны до поглощения; интенсивность световой волны после поглощения; коэффициент поглощения среды; расстояние между Аокусирую- щей линзой и приемным торцом световода о

Коэффициент oi сильно зависит от состава среды и длины волны света, поэтому длина волны перестраиваемого квантового оптического генератора 1 выбирается такой, чтобы происходило минимальное ее ослабление при прохождении через жидкую Фазу и максимальное при прохождении через газообразвышдет точность измерения сигнализатора „

40 На основе сигнализатора можно построить систему измерения окончания компонента, когда выбором необходимого расстояния между торцами излучающего 2 и приемного 6 световодов мож

3ПОО4

срабатывание схемы сравнения 8, переводя ее из состояния логической единицы в состояние логического нуля,

- что соответствует переходу чувствительного элемента из состояния мокрый в состояние сухой,

Использование изобретения позволяет значительно расширить область приJQ менения волоконно-оптического сигнализатора уровня за счет повышения чувствительности, вследствие чего предлагаемый сигнализатор может работать на прозрачных жидкостях с ма15 лым коэффициентом преломления ,33 (например, при измерении уровня жидкого водорода ,1), 3 также в условиях действия малых сил тяжести Р

чающего волокна пленки или капли жидкости, приводящих к ложному срабатыванию сигнализатора, Путем изменения

0,01-0,1 или при работе на вязких жидкостях, когда резко возрастает ве- роятность образования на торце излу-

вышдет точность измерения сигнализатора „

На основе сигнализатора можно построить систему измерения окончания компонента, когда выбором необходимого расстояния между торцами излучающего 2 и приемного 6 световодов мож

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения., В сигнализатор уровня жидкости, содержащий последовательно установленные источник света, передающий волоконный световод 2, чувствительный элемент 3, приемный волоконный световод 6 и .фотоприемник 1, выход которого подключен к электронному блоку 8 для формирования логического сигнала,в качестве источника света введен перестраиваемый по частоте квантовый ге нератор 1, а со стороны излучающего световода в чувствительный элемент введена Фокусирующая светооптическая линза 5, фокус которой совмещен с торцом передающего световода, формирующая на выходе излучателя параллельный световой поток, причем конструкция k чувствительного элемента с помощью юстировочного винта позволяет изменять расстояние между излу чателем и приемником. При работе устройства в момент перехода чувствительного элемента из состояния мокрой в состояние сухой или наоборот происходит согласование или рассогласование оптического канала, предварительно настроенного на определенную жидкость, путем изменения частоты квантового генератора 0 При этом -за счет изменения прохождения света через зазор чувствительного элемента вырабатывается логический сигнал,, ю с

ную фазу контролируемой жидкости или 45 Но задать уровень срабатывания в загаза наддува, с помощью которого осуществляется вытеснение жидкости из бака с Такой результат достигается путем выбора частоты световой волны, равной частоте резонансного поглоще- ния газовой фазЫоТогда при переходе чувствительного элемента 3 из СОСТОРвисимости от процентного соотношени газовой и жидкой Лаз. Так, Например такой датчик необходим для выработк сигнала остановки энергетических ус тановок, работающих на мелкодисперс ном жидком водороде, когда процент газовой Лазы в жидкости превышает 1 5%

ния мокрый

в состояние сухой на

входе фотоприемника 7 происходит зна- Формула из обремени

чительное изменение интенсивности света Т, что, в свою очередь, приводит к уменьшению выходного напряжения последнего, Уменьшение выходного напряжения (Ъотоприемника 7 вьпыоаг г

висимости от процентного соотношения газовой и жидкой Лаз. Так, Например, такой датчик необходим для выработки сигнала остановки энергетических установок, работающих на мелкодисперсном жидком водороде, когда процент газовой Лазы в жидкости превышает 1 5%о

Волоконно-оптический гиг нллизатор уровня жидкости, солррн-лций последовательно установленные и орфически согласованные источник ).