Дискретный оптический уровнемер Советский патент 1991 года по МПК G01F23/22 

Ё.

Изобретение относится к дискретным оптическим индикаторам уровня жидкости. Целью изобретения является расширение области применения и повышение помехозащищенности. Световой поток от источника 1 до измерительной схемы 4 проходит последовательно расположенные излучающий волоконнооптический световод 2, торцы излучающих 5 и приемных 6 волокон, расположенных на диаметрально противоположных образующих успокоительной трубы 7, помещенной в центре сосуда 8 с жидкостью, и приемный волоконно-оптический световод 3 в зависимости от взаимного расположения жидкости и оптической оси между торцами излучающего и приемного волокон, которая фиксируется измерительной схемой. 3 ил.

Изобретение относится к дискретным оптическим индикаторам уровня жидкости.

Целью изобретения является расширение области применения и повышение помехозащищенности.

На фиг.1 изображен дискретный оптический уровнемер, общий вид; на фиг.2 - электрическая схема измерителя; на фиг.З - временная диаграмма;

Устройство содержит источник 1 светового излучения, соединенный с излучающим волоконно-оптическим световодом 2, приемный волоконно-оптический световод 3. связанный с измерительной схемой 4, при этом торцы излучающих 5 и приемных 6 волокон соответствующих световодов расположены на диаметрально противоположных образующих успокоительной трубы 7, помещенной в центре сосуда 8 с жидкостью, имеют общую оптическую ось, проходящую под углом к поверхности жидкости, и образуют п дискретных измерительных уровней.

Измерительная схема содержит генератор 9 импульсов, выход которого параллельно подключен к п входам линейки приборов 10 с зарядовой связью (ПЗС), состоящей из п элементарных квантов и к первым входам п элементов И 11, а п выходов линейки ПЗС соединены с вторыми входами элементов И. При этом поверхность каждого элементарного кванта ПЗС оптически связана с соответствующим волокном приемного световода.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от источника 1 до измерительной схемы 4 проходит последовательно расположенные излучающий волоконно-оптический световод 2, торцы излучающих 5 и приемных 6 волокон, расположенных на диаметрально противоположО

VI го ю

N3 4

ных образующих успокоительной трубы 7, помещенной в центре сосуда 8 с жидкостью, и приемный волоконно-оптический световод 3.

Торцы излучающих и приемных волокон, находящиеся в успокоительной трубке, расположены на одной оптической оси под углом к поверхности жидкости и образуют п дискретных измерительных точек.

В зависимости от взаимного расположения зеркала жидкости и оптической оси между торцами излучающего и приемного волокон, меняется освещенность торца приемного волокна, которая фиксируется измерительной схемой. Возможны три варианта их взаимного расположения.

Зеркало жидкости находится выше измерительных точек. В таком случае торцы излучающих и приемных волокон находятся в жидкости. Если жидкость прозрачна, то световой поток от излучающих волокон попадает на торцы приемных волокон и через приемный волоконно-оптический световод поступает на измерительную схему. Если жидкость непрозрачна, то световой поток от излучающих волокон не достигает измерительной схемы.

Зеркало жидкости пересекает оптическую ось между торцами излучающего и приемного волокна и, следовательно, измерительной схемы. Зеркало жидкости находится ниже измерительной пары излучающе-приемное волокно, а световой поток через торец приемного волокна и приемный световод поступает в измерительную схему.

Выходной торец волокна приемного световода, входной торец которого освещен излучающим волокном, как это описано выше, освещает поверхность элементарного кванта ПЗС 10, с которым он имеет оптическую связь. В подложке освещенной ячейки ПЗС световой поток инжектирует заряд, величина которого пропорциональна освещенности ее поверхности. Импульс считывания с генератора 9 импульсов поступает одновременно на входы всех ячеек ПЗС и первые входы схем И 11. Инжектированный в подложке освещенной ячейки ПЗС заряд сигналом считывания переносится к выходу данной ячейки, поступает на второй вход соответствующей схемы И и переводит ее в единичное состояние. Схемы И, таким образом, выполняют роль выходного буфера устройства и роль порогового устройства, т.к. в единичное состояние переводится только схема И, на второй вход которой поступает инжектированный заряд необходимой величины. На временной диаграмме даны следующие обозначения:

U™ - импульсы считывания с генератора импульсов;

Unaci Umcn напряжения на входах л

ячеек ПЗС;

UNI - UNO - состояние выходов п элементов И,

Напряжение на выходах п ячеек ПЗС появляется лишь тогда, когда поверхность

ячейки освещена световым потоком, т.е. когда оптическая ось между одной из п измерительных пар излучающе-приемное волокно находится в одной жидкой или газообразной среде.

Формула изобретения Дискретный оптический уровнемер, содержащий источник света, оптически связанный с излучающим световодным жгутом,

приемный световодный жгут, связанный с измерительной схемой, причем световод- ные жгуты закреплены на опорном элементе в сосуде с жидкостью, а световоды в них попарно оптически сопряжены, отличающ и и с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения помехозащищенности, в качестве опорного элемента использована успокоительная труба, расположенная в центре сосуда с жидкостью перпендикулярно ее поверхности, а торцовые концы волокон излучающего и приемного световодов попарно расположены на одной оптической оси под углом к поверхности жидкости и размещены на противоположных концах успокоительной трубы, а измерительная схема содержит n-разрядный прибор с зарядовой связью, генератор импульсов и п элементов И, причем каждое волокно приемного светового

жгута оптически связано с поверхностью одного элементарного кванта прибора с зарядовой связью, выход генератора импульсов параллельно подключен к выходам каждой из -п ячеек прибора с зарядовой

связью и первым входом схем И, выходы элементарных квантов прибора с зарядовой связью соединены с вторыми входами схем И, а выходы схем И являются выходами устройства.

л i i i

-1

Фиг 1

i i

Фиг. 2

Р

иги :

ut

«

..jDlbJL

Фиг.З