Оптический сигнализатор уровня жидкости Советский патент 1978 года по МПК G01F23/22 

Изобретение относится к оптическим сигнализаторам уровня жидкости и может быть использовано при-точном дозировании жидкостей.

Известны фотоэлектрические датчики уровня апя сигнализации уровня жидкости, содержащие источник светового излучения, две оптические системы, оптический эталон, трубку с контролируемой жидкостью, два фотоприемника, два световода, тепловыравнивагощий экран и измерительную схему ll .Недостаток такого сигнализатора уровня - сложность схемного решения, низкие точность и надежность сигнализации.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому сигнализатору является оптический детектор автоконтро- лируемого уровня, содержащий источник света, оптическую призму, помещенную в резервуаре и расположенную на детектируемом уровне, оптические волокна, связывающие призму с источником и приемником излучения, усилитель-интегратор и управляющую нагрузку 2.

Недостаток этого детектора - низкая точность сигнализации.

Цель описываемого изобрет ения - повышение точности.

Это достигается тем, гго сигнализатор снабжен объективом, установленным между оптическим чувствительным элементом и фотоприемником, при этом оптический чувствительный элемент выполнен в виде профильной фазовой дифракционной решетки с гармоническим законом изменения высоты профиля, которая обращена профилем к жидкости, а фотоприемник установлен в фокальной плоскости объектива в одном из боковых максимумов пространственного спектра. На чертеже представлена блок-схема

оптического сигнализатора уровня жидкости.

Устройство содержит корпус 1, заполненный жидкостью, коллиматор 2, иллкхминатор 3 фазовую дифракционную решетку 4, объектив 5-, пространственный оптижкзкий фильтр 6, фотоприемник 7. Устройство работает следующим образом.. Параллельный пучок света из коллиматора 2 проходит через слой жидкости и попадает на одномерную фазовую дифракционную решетку 4, выполненную из прозрачного материала, показатель прелом которого близок к показателю преломления жидкости. Для уменьшения числа пространственных частот фазовый профиль решетки изготовлен по гармоническому закону, что обеспечивает появление только частот первого порядка диф ракции, не считая нулевого, который при сутствует всегда. Объектив 5, установденный над дифракционной решеткой, фокусирует параллельные пучки в плоскости пространственного оптического фильтра 6, который представляет собой непрозрачный экран с отв }рстиями, соответствукяцими частотами первого порядка дифракции, т.е. от вечакяцих формуле б1и Ч -Ь ш- Я , где ttt - порядок дифракции (в данном случае И1 1), Ij - угол (из центра объектива) hi -го порядка дифракции; b - шаг дифракционнбй решетки Я - длина волны света. Световсй поток, прошедший пространственный фильтр 6, попадает на фотопри емник 7, сигнал котсфого утфавляет кла паном впуска жидкости. При подъеме уро ня ЖИДКОС1И до касания дифракционной решетки 4 последняя как бы превращает ся в эквивалентную плоско-параллельную пластинку вследствие равенства показателей преломления жидкости и решетки, , что ведет к исчезновению сигнала на . фотоприемнике 7 за счет охлопывания пространственного спектра частот (все излучение будет сфокусировано в нулевом поряцке). Повышение точности объясняется тем, что высота прс«филя решетки сравнима с длиной .волны света и колеблется от долей микрона до нескольких микрон и, следовательно, точность дозирования определяется этими значениями. (Формула изобретения Оптический сигнализатор уровня жиокости содержащий источник света, фотоприемник и оптический чувствительный элемент, установленный на контролируемом уровне в корпусе с жидкостью, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен объективом, установленным между оптическим чувствительным элементом и фотоприемником, при этом оптический чувствитбльный элемент выполнен в виде профильной фазовсй дифракционной решетки с гармоническим законом изменения высоты профиля, которая обращена .профилем к жидкости, а фотоприемник .установлен в фокальной плоскости объектива в одном из боковых маюсяамумов пространственного спектра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР N9 427237, кл. q 01 Р 23/22, 1972. 2.Патент Франции № 2219403, кл. Q 01 Р 23/22, 1974.

f-