Сигнализатор скорости потока Советский патент 1980 года по МПК G01P3/36 G01P13/00 

(54) СИГНАЛИЗАТОР СКОРОСТИ ПОТОКА

Изобретение относится к измерител ной технике и может быть использован для сигнализации и измерения скоростей потоков жидкостей и газов. Известны сигнализаторы потока газа и жидкости, работающие на различных принципах (флажковые, вихревые, перепада давления, термоанемометрические и др.), с помсяцью которых измеряют скорость потока жидкости или газа, либо сигнализируют о ее изменении l. Однако все эти сигнгшизаторы слож ны по, конструкции и имеют сравнитель но большую массу и габариты, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является волоконный анемометр, содержащий источ ик света, волоконньй чувствитель тлй элемент, отклоняемый потоком, фотсмяетрический клин и фотоэлектрическую схему регистрации отклонения чувствительного элемента 1.2, К недостаткам известного устройст ва относятся: невозможность работы в запыленных и непрозрачных средах и мёшая точность измерения скорости в турбулизированных потоках. Цель изобретения - увеличение точ ности сигнализации заданной скорости / потока и обеспечение работы сигнализатора на запыленных и непрозрачных потоках. Указанная цель достигается тем, что волоконный чувствительный элемент сигнализатора выполнен в виде плоской петли из одномодового (либо маломодового) световолокна с радиусом изгиба более критического, а в оптический канал устройства аеред входным торцом чувствительного элемента введен узкополосный светофильтр. На фиг. 1 изображена схема сигнализатора; на фиг. 2 - чувствительный элемент, вид сбоку. Сигнализатор выполнен в виде единой конструкции из жестко соединенных между собой патрубка 1, державки 2 сигнализатора, корпуса 3 сигнализатора, во внутренней полости которого расположены электрическая и электронная схемы и цепи питания (4-7), и концй Чувствительного элемента (световолоконной петли 8). Державка 2, соединенная герметически с корпусом, представляет собой блок из пластика, в котором залиты концы волоконной петли 8. Торцы державки, на которые выходят концы волоконной петли, полированы и на них установлены осветитель 9 и узкополосный светофильтр 10 (на входном и фотодетектор 11 (на выходном).

Волоконный сигнализатор работает следующим образом.

При включении цепи питания сигнали затора загорается осветитель 9 (светодиод) и через узкополосный светофильтр 10 (пропускающий длины волн, собтветствунлцие модам световолоконного чувствительного элемента) освещает входной торец чувствительного эле мента 8. Монохроматизированный свет проходит сквозь чувствительный элемент 8 и попадает на фотодетектор 11 (фотодиод). Так как радиус изгиба световолоконного чувствительного элемента 8 выбран более критического, то затухание света в нём невелико и уровень светового сигнала достаточен, чтобы напряжение с фотодиода 11 на входе компаратора 5 заставило его срабатывать и выдать через выходной каскад 6 сигнал Авария на разъем 7 (потока в трубоп |оводе нет) . Когда в патрубке 1 сигнализатора появляется поток и начинает изгибать волоконную петлю чувствительного элемента 8 у основания державки 2, то как только рс1диус сгиба достигает критического, в волокне начинается рассеяние света сквозь оболочку и уровень света на вьохЬдном торце чувствительного элемента резко падает. Напряжение на вы ходе фотоэлемента 11 понижается до величины меньшей, чем напряжение, подаваемое на инверсный вход компаратора 5 (величина этого напряжения определяет скорость срабатывания сигна лизатора).

Компаратор 5 возвращается в исходНое состояние и выдает через выходно касксщ б в цепь сигнализации (разъем 7) сигнал Работа (сигнал, означающий, что скорость потока в трубопроводе равна либо выше заданной). Применение одномодового волокна в петлевом чувствительном элементе сигнализатора, имеющем очень вь с6кую чувствительность и нелинейную зависимЬсть затухания от изгиба (удвоение радиуса изгиба одномодового волокна) , приводит к изменению затухания волокна приблизительно в 6,5 ., , позволяет обеспечить практически релейный характер работы

чувствительного элемента и резко увеличивает точность сигнализации достижения -заданной скорости потока.

Замена одномодового световолоконного элемента 8 с радиусом изгиба более критического на маломодовый(первые три моды колебания волокна) позволяет получать практически линейную зависимость амплитуды оптического сигнала, проходящего сквозь волоконный чувствительный элемент, от радиуса изгиба, т.е. позволяет реализовать измеритель скорости потока при соответствующем переключении компаратора 5 электронной схемы в режим усиления и нагрузке выходного каскада 6 на регистрирующий (стрелочйый либо цифровой) прибор.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

N

Фаг.