Оптический уровнемер Советский патент 1977 года по МПК G01F23/22 

1

Изобретение относится к области техники измерения уровней и может быть иснользовано для измерения уровня жидкостей, имеющих различную оптическую плотность.

Известны оптические уровнемеры, содержащие источник света и фотоприемник, расположенные на противоположных сторонах сосуда, и показывающий прибор, связанный с фотоприемпиком 1.

Эти уровнемеры имеют недостатки, такие как невысокая точность измерения и большая зависимость точности измерения от изменения оптической плотности среды, загрязнения окон светопроводов и изменения напряжения питания.

Наиболее близким из оптических уровнемеров к изобретению по технической сущности является уровнемер 2. Данный уровнемер содержит источник и фотоприемник, индикатор мутности, следящую систему, регистрирующий прибор, генератор электрических колебаний с электродами и пьезоэлектрические вибраторы, установленные в окнах световодов.

Однако такой уровнемер имеет невысокую точность измерения, обусловленную наличием больщого количества элементов и, соответственно, сложную конструкцию.

Цель изобретения - повышение точности измерения и упрощение конструкции.

Это достигается тем, что фотоэлектрический приемник выполнен в виде раснолол енны.х на одном уровне оптического клина, расширяющегося кверху, и оптического стекла с наложенными на их грани под одним углом к световому потоку фотоэлементами, которые подключены к схеме преобразования фототока, изготовленной в виде логарифмирующих усилителей, к выходам которых подключен

блок разности, соединенный с одним из входов другого блока разности, на второй вход которого подано опорное напряжение.

На фиг. 1 показана принципиальная схема фотоцриемника; на фиг. 2 - схема соединеПИЯ измерительных элементов; на фиг. 3 - принцип действия фотоприемника оптпческого уровнемера.

Оптический уровнемер состоит из сосуда 1 с жидкостью, установленных в окнах 2 источника света 3 и фотоприемника 4. Фотоприемник 4 выполнен в виде расположенных на одном уровне оптического клина 5, расширяющегося кверху, и стекла 6, расположенного параллельно наклонной поверхности клина 5,

с налол енными на их грани фотоприемниками 7 и 8. Фотоприемники 7 и 8 подключены к преобразователям фототока 9 и 10, выполненным Б виде логарифмирующих усилителей, подключенных выходами к блоку разности 11, который через второй блок разности 12, на который подается опорное напряжение Uoa, соединен с показывающим прибором 13. Работает зфовнемер следующим образом. Уровень жидкости в сосуде 1 затемняет фотоприемники 7 и 8, разбивая площадь каждого фотоприемника на освещенную (выше уровня жидкости) и затемненную (ниже уровня жидкости). При изменении уровня в сосуде изменяются освещенная и затемненная площади фотоприемников 7 и 8, что приводит к изменению выходного сигнала с блока разности И. Этот сигнал сравнивается в блоке разности 12 с опорным наиряжением /7оп. и разлостный сигнал, .пропорциональный изменению уровня, подается на показывающий прибор 13. Нулевое значение уровня устанавливают путем выбора опорного напряжения UonИспользование двух фотоприемников 7 и 8 позволяет исключить влияние оптической плотности жидкости, загрязненности окон и колебаний величины напряжения питания на точность измерения. Это объясняется тем, что выходной сигнал с фотоприемника 7 сравнивается с сигналом с фотоприемника 8. Выходной сигнал фотоприемника 7 зависит как от соотношения освещенной и затемненной площадей, так и от оптической плотности клина, находящегося перед освещенной площадью. Выходной сигнал фотоприемника 8 зависит только лишь от соотнощения освещенной и затемненной площадей. При вычитании одиого сигнала из другого все побочные факторы, влияющие на точность измерения, исключаются, так как они одинаково действуют на оба фотоприемника. Выходной сигнал с блока разности И в этом случае содержит зависимость освещенности фотоприемника 7 только лишь от плотности оптического клина 5, которая имеет пропорциональную зависимость от уровня жидкости. Формула изобретения Оптический уровнемер, содерл ащий источник и фотоэлектрический ириемник света, установленные на диаметрально противоположных сторонах сосуда с жидкостью, и схему преобразования фототока, соединенную с показывающим прибором, отличающийся тем, что, с целью иовышения точности измерения и уирощения конструкции, в нем фотоэлектрический приемник выполнен в виде расиоложенных на одном уровне оптического клина, расширяющегося кверхз, и оптического стекла с наложенными на их грани под одним углом к световому потоку фотоэлементами, которые подключены к схеме преобразования фототока, выполиенной в виде логарифмирующих усилителей, к выходам которых подключен блок разности, соединенный с одним из входов другого блока разности, на второй вход которого подано опорное напряжение. Источники информацин, прииятые во внимание при экспертизе: 1.Литвак В. И. Фотоэлектрические датчики в системах контроля, уиравлеиия и регулирования. М., Иаука, 1966, с. 228-229, рис. 5.32. 2.Авт. св. № 356471, кл. G 01 f 23/22, 1971 (ирототии).

8

Фиг. I