Индикатор вида жидкости Советский патент 1981 года по МПК G01N21/43 

1

Изобретение относится к оптоэлектронике и может найти применение в . устройствах индикации вида жидкостей.

Известно устройство для определения вида жидкости, содержащее источник излучения, световод и приемник излучения. В основе этого устройства лежит принцип нарушения условия полного внутреннего отражения 1 1.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является индикатор вида жидкости, содержащий последовательно расположенные источник излучения, световод, контактирующий с контролируемой средой,приемник излучения и электрическую схему. Дпя измерения коэффициента преломления контролируемой жттдкости в рефрактометре имеется изогнутый волоконный световод, погруженный измерительной частью в контролируемую среду, причем соединительные части световода снабжены защитной оптической оболочкой, а его измерительная часть вьшолнена в виде горизонтального отрезкаС

Недостатком этого устройства являются низкая чувствительность к различным типам жидкостей, ограничение точности измерения на заданной глубине диаметром оптического волокна, наличие световых потерь в местах изгиба световода.

Цель изобретения - повышение чувствительности устройства к различным видам жидкостей путём регулировки световой энергии.

Указанная цель достигается тем, что световод вьшолнен в виде плоской диэлектрической пластины, причем к внутренней поверхности пластины примыкает слой элсктрооптического материала, электроды которого соединены с нагрузочным сопротивлением электрической схемы.

На чертеже схематически изображен предлагаемый индикатор вида жидкости 3 с элементами электрической схемы, общий вид. В светонепроницаемом корпусе 1 закреплены источник 2 излучения, приемник 3 излучения и располагаемый между ними плоскопараллельный диэЛектрический световод 4. На внутренней поверхности плоскопараллельного диэлектрического световода и на внутренней поверхности стеклянной крышки 5 напылены прозрачные электроды 6, К внутренней поверхности световода 4 примыкает слой электрооптического материала If заключенного между тефлоновыми прокладками 8 и прозрачными электродами, к которым подпаяны соединительные провода, образующие положительную обратную связь от нагрузочного сопротивления 9. foieMivbi 10 и 11 предназначены для подключения напряж ния питани источника излучения клем мы 12 и 13 - для напряжения питания приемника излучения, клеммы 14 и 15 для подключения напряжения смещения в случае работы индикатора вида жидкости в релейном режиме. В случае работы устройства в линейном режиме клеммы 14 и 15 закорочены. Выполнение световода в виде плоскопараллельной диэлектрической пластины ведет к увеличению чувствительности, так как все лучи не изменяют своего угла распространения по длине волновода, а наилучшая чувствительность При углах распространения близких.к углам полного внутреннего отражения. В оптическом волокне существуют скользящие лучи, у которых изменяется угол распространения а в местах искривления световода происходит изменение углов распространения, меридиальных лучей. Кроме повьшения чувствительности плоскопараллельный диэлектрический световод обеспечивает более высокую по сравнению с волокном, точность ин дикации на заданной глубине котора не ограничивается толщиной световода, и отсутствие потерь света в неизмерительной части и на изгибах световода. Устройство работает следующим об разом. Световая энергия от источника 2 излучения, благодаря полному внутре нему отражению лучей в световоде 4, достигает приемника 3 излучения,где превращается в электрическую энерI4тию. Выходное напряжение с нагрузочного сопротивления 9 полностью (или за вычетом напряжения смещения) прикладьшается к прозрачным электродам 6, между которыми расположено электрооптическое вещество 7. Показатель преломления электрооптического вещества увеличивается, количество световой энергии, прошедшее через световод 4, уменьшается, напряжение на нагрузке 9 уменьшается, что вызывает уменьшение показателя преломления электрооптического вещества до величйиы, соответствующей показателю преломления контролируемой жидкости. Устанавливается равиовесное состояние. При изменении показателя преломления контролируемой жидкости 16 световой сигнал на с1)отоприемнике изменяется, что приводит к изменению напряжения на выгрузке 9, которое способствует еще большему изменению светового сигнала, поступающего на фотоприемник до установления равновесного состояния. Таким образом, сигнал, снимаемый с нагрузки 9, создает добавочный перепад выходного сигнала путем изменения пропускной способности световода в том же направлении, что и контролируемая среда. Это обеспечивает увеличение изме нения выходного сигнала при одиом и том же изменении показателя преломления контролируемой среды, т.е. повышается чувствительность. Максимальная чувствительность в индикаторе вида жидкости достигается при работе его в релейном режиме (индикации только двух видов жидкости). Точность работы индикатора вцца жидкости определяется его чувствительностью. Индикатор вида жидкости позволяет различать жидкости близкие по физическим свойствам и с показателем преломления, отличающимся в сотых и тысячных долях. , Очевидно, что чувствительность индикатора вцца жидкости определяется чув ствительностью фотоприемника, глубиной модуляции светового потока в световоде и глубиной положительной i обратной связи. Глубина модуляции зависит от геометрии световода и угла распространения излучения. Глубина положительной обратной связи определяется величиной нагрузочного сопротивления и модуляционной характе. ристикой злектрооптического вещества. 58 которая дает возможность повышения чувствительности в 10 раз. Предлагаемое устройство наиболее эффективно использовать в авиации дл электрического контроля состояния жи кости внутри заправочньпс баков самолетов, особенно в релейном режиме, например, для обнаружения воды в керосине ,

Формула изобретения

Индикатор вида жидкости, содержащий последовательно расположенные источник излучения, световод, контактирунщий с контролируемой средой, приемник излучения и электрическую схеИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 112734, кл. G 01 N 21/46, 1956.

2.Авторское свидетельство СССР № 518703, кл. G 01 N 21/46, 1976 (прототип). 1« му, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности путем регулировки световой энергии, световод выполнен в виде плоской диэлектрической пластишл, причем к внутренней поверхности пластиш. примыкает слой электрооптического материала, электроды которого соединены с нагрузочным сопротивлением электрической схемы.