Устройство измерения уровня жидкости Советский патент 1991 года по МПК G01F23/00 

Ё

Изобретение относится к технике измерения уровня жидкости и может быть использовано в атомной энергетике для измерения уровня радиоактивных жидких отходов в баках. Целью изобретения является повышение чувствительности и надежности измерений. Электрические колебания синусоидальной формы поступают с генератора 8 на индуктор 7, магнитное поле которого приводит в колебание механическую систему, состоящую из струны 2 и световолокна 4. Колебания струны вызывают изменение фазы светового потока. Сигнал, попадающий на фотодетектор 6, преобразуется в электрический сигнал, являющийся функцией амплитуды и частоты колебаний струны. Вычислительный блок 13 выделяет сигнал об амплитуде колебаний струны и осуществляет регулировку частоты генератора. 2 ил.

Изобретение относится к технике измерения уровня жидкости в открытых и закрытых емкостях и может быть использовано в атомной энергетике для измерения уровня радиоактивных жидких отходов в баках, рас положенных в необслуживаемых помещениях, также в химической и нефтегазовой промышленности.

Целью изобретения является повышение чувствительности и надежности измерения.

На фиг.1 представлена функционально- структурная схема устройства; на фиг.2 - конструкция чувствительного элемента в увеличенном масштабе.

Устройство содержит контролируемую емкость 1, внутри которой расположена металлическая ферромагнитная струна 2, натянутая с помощью механизма натяжения 3

Струна содержит продольный канал, в котором помещено оптическое световолокно 4, взаимодействующее одним концом с источником светового излучения, например, лазером, а другим - с фотодет ктором 6. В качестве фотодетектора испопьзуют фотодиод с малой апертурой. Для возбуждения колебаний струны применяют электромагнитный индуктор 7, питаемый от генератора 8. Полупрозрачное зеркало 9 расщепляет световой луч источника на две части, одна из которых поступает в оптическое волокно, а другая через зеркало 10 - непосредственно на фотодетектор. Оптические линзы 11 и 12 служат для согласования входного и выходного концов световолокна с источником и потребителем световой энергии. Электрический сигнал с фотодетектора поступает например, на вычислительный блок микроО VI ND Ю ГО О

ЭВМ 13, соединенный с блоком отображения 14. В качестве блока отображения может быть показывающий иди регистрирующий прибор, цифровой индикатор или дисплей. Приборы 5, 6, 9, 10, 11 и 12 объединены в единый оптический блок.

Устройство работает следующим образом. Электрические колебания синусоидальной формы поступают с перестраиваемого генератора 9 на индуктор 7. Магнитное поле индуктора приводит в колебание механическую систему, состоящую из стальной струны 2 и световолокна 4. При отсутствии жидкости в контролируемой емкости 1 максимальная амплитуда колебаний в механической системе присутствует в том случае, когда частота вынужденных колебаний соответствует собственной резонансной частоте механической колебательной системы. Когерентное оптическое излучение источника 5, например полупроводникового или гелий-неонового лазера, попадает на полупрозрачно зеркало 9, которое делит излучаемый поток на две части, Одна часть является опорным пучком, который непосредственно подается на полупрозрачное зеркало 10, а другая часть, являющаяся измерительным пучком, через оптический фокусирующий прибор 11, све- товолокно 4 и прибор 12 также попадает на зеркало 10. Колебания струны вызывают изменение фазы светового потока измерительного пучка. Оба пучка, совмещенные на зеркале 10, интерферируют между собой и в результате полученный общий пучок, попадающий на фотодетектор 6, преобразуется в электрический сигнал. Сигнал фотодетектора несет информацию об амплитуде и частоте колебаний струны (при по- стоянной вязкости контролируемой жидкости). Вычислительный блок 13 выделяет сигнал об амплитуде колебаний струны и по максимуму амплитуды осуществляет регулировку частоты генератора по принципу автоматической следящей системы. При

отсутствии жидкости в контролируемой емкости и пренебрежении сопротивлением воздуха максимальная амплитуда колебаний струны соответствует ее собственной резонансной частоте. При наличии жидкости частота, соответствующая максимальной амплитуде колебаний, определяется декрементом затухания системы. Коэффициент пропорциональности шкалы экспери- мент.альноопределяетсяпри

калибровочных измерениях путем механического измерения уровня в емкости 1 и определения соответствующей ему частоты генератора 8. Данные калибровочных измерений заносятся в память электронного вычислительного блока 13. Сравнивая реальную частоту генератора 8 с данными в памяти, блок 13 выделяет сигнал об уровне жидкости и передает его на блок отображения 14.

Формула изобретения

Устройство измерения уровня жидкости, содержащее струну, закрепленную в резервуаре по высоте измеряемого уровня, генератор синусоидальных колебаний, электромэгнитный индуктор, подключенный к выходу генератора, и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и надежности измерения, струна выполнена с продольным

каналом, в который вмонтировано оптическое световолокно, соединенное одним концом с источником когерентного светоизлучения, а другим - с фотодетектором, который соединен с регулирующим

входом генератора через вычислительный блок, соединенный с блоком индикации.

Фиг. г