Расходомер микропотоков жидкости Советский патент 1992 года по МПК G01F3/00 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения микропотоков жидкости и может быть использовано в химической и других отраслях промышленности.

Известен струйный дозатбр жидкости, содержащий закрытую расходную емкость с наливным и расходными кранами, которая снабжена регулятором и стабилизатором расхода, поплавковый регулятор на наливном кране и управляемый привод расходного крапа.

Недостатком этого дозатора является низкая точность измерения и невозможность измерения капельных микропотоков жидкости, обусловленная отсутствием кап- леобразователя и регистратора капель. - Наиболее близким по технической сущности заявляемому устройству является выбранный в качестве прототипа счетчик капель, содержащий каплеобразователь в виде воронки, трубку .образующую измерительную зону, детектор числа капель, установленный на трубке, причем диаметр нижней кромки воронки меньше диаметра трубки, благодаря чему капли, образующиеся на нижней кромке воронки.не касаются стенок трубки.

Основным недостатком этого устройства является низкая точность измерения, обусловленная изменением параметров формируемых капель, особенно периода их следования, в зависимости от уровня жидкости в каплеобразователе, что исключает его использование в технологических про- цессах.требующмх высокую точность дозы и стабильность периода следования капель. Кроме этого на точности сказывается низкая надежность в работе из-за отказов детектора числа капель, работающего в условиях повышенной влажности и агрессивности измеряемых сред.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем установки в качестве датчика числа капель оптического

(Л

с

ч5

00

mm&

сл

00

волокна и стабилизации рабочего давления в каплеобразователе

Указанная цель достигается тем, что в расходомере микропотоков жидкости,содержащем трубку с установленным над ней каплеобразователем в виде сосуда с отверстием, датчик числа капель, включающий источник света и фотоприемник, установленный на трубке в зоне измерения и соединенный с измерительным средством, согласно изобретению, сосуд каплеобразо- вателя выполнен замкнутым и снабжен трубкой - стабилизатором, один торец которой помещен над дном сосуда, а второй сообщен с атмосферой, датчик числа капель выполнен в виде двух отрезков оптического волокна, одними концами соединенных, соответственно, с источником света и фотоприемником, а другими введены во внутреннюю полость трубки, с образованием зазора S между их торцами, удовлетворяющего соотношению S 4а, где а - радиус сердцевины волокна

На чертеже изображена схема расходомера микропотоков жидкости

Расходомер микропотоков жидкости содержит замкнутый каплеобразователь 1 с жидкостью 2, трубку 3 стабилизирующую рабочее давление, трубку 4,образующую измерительную зону, падающую каплю 5, волоконно-оптические световоды б, 7, источник света 8, фотоприемник 9 и измерительное устройство 10.

Источник света оптически соединен со входом световода б, а выход световода 7 со входом фотоприемника 9, выход которого соединен с измерительным устройством 10.

Чтобы формируемая капля свободно проходила через зазор датчика,не задевая торцов световодов 6,7,радиус используемого световода берется таким, чтобы обеспечить минимальные потери светового потока на зазоре, согласно вышеуказанного выражения, а зазор между торцами световодов устанавливается из соотношения S 1.5D, где D -диаметр формируемой капли.

Расходомер работает следующим образом.

При отсутствии капли 5 в зазоре между световодами б, 7 световой поток от источника света 8 проходит через зазор на фотоприемник 9, а т.к. зазор выставлен в соответствии с указанным выше выражением, то потери потока не превышают 0,25 дБ и ими можно пренебречь, т.е/с фотоприемника 9 снимается максимальный сигнал, по которому измерительное устройство 10 выдает Н0 расхода

При появлении капли 5 с каплеобразо- вателя 1 в измерительной зоне трубки 4, которая исключает отклонение капли под влиянием внешней среды, пролетая через

зазор световодов б, 7 она модулирует световой поток по амплитуде независимо от прозрачности дозируемой жидкости, т к при этом образуется сильно расфокусированная оптическая система, которая обеспечивает рассеивание более 90% светового потока даже в случае оптически прозрачной капли, что обеспечивает надежное выделение полезного сигнала. Импульсы .поступающие с фотоприемника 9, усиливаются,

формируются и подсчитываются счетчиком измерительного устройства 10, По количеству капель, при известных параметрах капли, определяют расход микропотока жидкости. Т.к трубка 3, введенная в каплеобразователь 1, обеспечивает постоянное рабочее давление пока уровень жидкости 2 не упадет ниже ее торца, то-период следования капель 5 через зазор световодов 6, 7 и их диаметр не изменяется, что обеспечивает

повышение точности измерения расхода в несколько раз по сравнению с известными. В качестве каплеобразователя 1 использовался ,каплеобразователь, формирующий капли диаметром 100 мкм В качестве световодов 6, 7 использовался многомодовый волоконно-оптический световод с радиусом сердцевины 40 мкм, а зазор согласно приведенным выше выражениям был выставлен равным 160 мкм.

Т к в зоне повышенной влажности и агрессивности измеряемой среды нет ни одного элемента электрической цепи датчика числа капель, то заявляемый расходомер обладает не только высокой точностью измерений, но и высокой надежностью.

Формула изобретения

Расходомер микропотоков жидкости, содержащий трубку с установленным над ней каплеобразователем в виде сосуда с отверстием, датчик числа капель, включающий источник света и фотоприемник, установленный на трубке в зоне измерения и соединенный с измерительным средством, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, сосуд каплеобразователя выполнен замкнутым и снабжен трубкой-стабилизатором, один то- рец которой помещен над дном сосуда, а другой сообщен с атмосферой, датчик числа капель выполнен в виде двух отрезков оптического волокна, одними концами соединенных соответственно с источником света и фотоприемником, а другими введенных во

внутреннюю полость трубки с образованием зазора S между их торцами, удовлетворяющего соотношению S 4а, где а- радиус сердцевины волокна.

Использование: измерение малых и . 2 микропотоков жидкости в химической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: устройство содержит каплеоб- разователь в виде замкнутого сосуда с трубкой-ста бил и затором, измерительную трубку, на которой установлен датчик числа капель в виде введенных в трубку одними концами двух отрезков оптического волокна, другими концами соединенных с источником света и фотоприемником, при этом зазор S между торцами волокон в трубке удовлетворяет соотношению S 4а, где а - радиус сердцевины волокна. 1 ил.

А

L

8

а

2

;

4

1

А

f

Ю

v