Устройство для измерения разности уровней жидкости преимущественно в трубках V-образного манометра Советский патент 1982 года по МПК G01F23/18 G01L7/18 

зрачных жидкостях,что сужает област применения указанного устройства.

Кроме того, наличие подвижной каретки с привэдом, конечных выключателей, нескольких фотоэлектрическ преобразователей, необходимость согласования их с помощью сложной электро-механической схемы не способствует повышению надежности.

Цель изобретения - расширение области применения и повышения надежности.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство, содержащее источник и приемники оптического излучения, датчики начала и конца отсчета, соединенные с блоками формирования сигналов и управления с приводом, и цифровой индикатор, введены два оптико-механических сканатора, схема выявления неравнозначности и схема совпадения со счетчиком импульсов, при этом к входам оптико-механических сканаторов подключены приемники оптического излучения, выполненные в виде световодов, которые через два сканирующих световода-у установленных в подвижных дисках сканаторов с приводом блока управления, оптически связаны с двумя фотоприемник и, электрически соединенными с входами схемы выявления неравнозначности, выход указанной схемы через после довательно соединенные схему совпадения и счетчик импульсов подключен к цифровому индикатору, прямой выхо блока формирования сигналов .соедине с вторым входом схемы совпадения, а инверсный - с управляющими входами цифрового индикатора и блока управления.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства; на фиг.2 - конструкция сдвоенного, оптико-механичекого сканатора.

Устройство измерения разности уровней содержит протяженный источник 1 излучения, например люминесцентную лампу, установленный параллельно измерительным трубкам, в частности между ними, и равный их длине.

Вдоль измерительных трубок в одной плоскости с источником 1 излучения установлены входные торцы приемных волоконнйхсветоводов 2 оптических кабелей 3- Указанные кабели могут быть выполнены из стеклянных

ИЛИ полимерных световодов. Диаметры световодов могут быть выбраны с учетом требуемой точности контроля, например 0,2, мм, и более, что позволяет обеспечить разрешающую способность устройства 0,2 мм независимо от диапазона контролируемой разности уровней.

Выходные торцы световодов 2 уложены в одноименные пазы неподвижных одинаковых дисков Ц, являющихся элементами конструкции оптико-механических сканаторов. Входные торцы сканирующих световодов - 5 расположены параллельно выходным торцам световодов 2 и имеют такой диаметр, при котором одновременно перекрывается торец только одного световода 2. Сканирующие световоды 5 закреплены на вращающемся диске 6, приводимом во вращение приводом блока 7 управления, чем обеспечивается синхроность сканирования выходных торцов световодов ббоих кабелей 3- Выходные торцы сканирующих световодов 5 оптически соединены с входами фотоприемников 8. При .любом количестве приемных световодов 2 число фотоприемников равно двум, что является преимуществом данной схемы.

К выходам фотоприемников 8 подключен канал обработки измерительной информации, который включает в себя двухвходовой элемент 9 выявления неравнозначности, выход которого через двухвходовой элемент 10 совпадения соединен с счетным входом счетчика 11 импульсов. К выходам счетчика 11 импульсов подключены цифровой индикатор 12 и канал связи ЭЦВМ.

Кроме измерительного канала предлагаемое устройство имеет канал правления,в состав которого входит атчик 13 начала отсчета и датчик Т конца отсчета, блок 15 формирования сигналов и блок 7 управления с приводом, управляющим движением сканирующих световодов 5- Датчики 13 и 1А могут быть любого типа (фотоэлектрические, индукционные, контактные и др.) и расположены таким образом, что контролируют угловое положение световодов 5. Выходы указанных датчиков соединены с входами лока 15 формирования, прямой выод которого соединен с входом схемы 10 совпадения, а инверсный - с управляющим входом цифрового индикатора 12 и блоком 7 управления. Необходимость в канале управления объясняет ся тем, что после отключения привода в силу инерции, сканирующие световоды могут занимать случайное положение относительно выходных торцов приемных световодов 2, что приводит к погрешности измерения. Сдвоенный оптико-механический сканатор ( фиг.2) содержит одинаковые диски k, в одноименные пазы которых уложены выходные торцы прие ных световодов 2 кабеля 3. Идентичность дисков достигается одновремен ным их изготовлением из двух жестко скрепленных заготовок, а расположение - закреплением их с помощью шпо нок в одноименном пазу. Сканирующий диск 6 жестко закреплен на полом валу 16, а сканирующие световоды 5 закреплены на стабилизирующих пластинчатых пружинах 17, укрепленных н диске 6. Полый вал 16 вращается в подшипниках 18. На пластинчатых I пружинах 17 установлены подшипники 19 которые обкатывают диски Ц по проточенным канавкам, чем обеспечивается постоянный зазор между выходными торцами световодов 2 и входными торцами сканирующих световодов 5. Фотоприемники 8 размещены в корпу сах 20, установленных на дисках . Сканирующий диск 6 приводится в движение от связанного с ним, например, фрикционно, диска 21, установленного на валу привода 7. Корпус сканатора закрывается крышками 22 с отверстиями для вывода оптических и элект рических кабелей. Устройство работает следующим образом. При поступлении сигнала Пуск на вход блока 7 управления, в нем срабатывает элемент памяти {не показан), который запускает преобразователь тока, преобразующий постоянное напряжение в переменное, обеспечивающее зажигание протяженного ис точника оптического излучения. После включения указанного преобразователя и источника 1 осуществляется включение привода сканирующего диска 6. Появившийся световой поток от источника 1 просвечивает измерительные трубки манометра и воспринимается входными торцами приемных световодов 2. Дальнейшая работа устройства зависит от того, какая жидкость применена в качестве рабочей для за9Ь полнения и-образного манометра прозрачная или непрозрачная. Поэтому возникает необходимость в настройке схемы 9 выявления неравнозначности при переходе с одной жидкости на другую. Для этого на входе схемы выявления неравнозначности включаются пороговые устройства с переменным порогом срабатывания. Поскольку возможны различные варианты выполнения указанной схемы, конкретная схема ее не приводится. При заполнении измерительных трубок непрозрачной жидкостью, например ртутью, в пороговых устройствах устанавливают такое число порогов, которое было бы больше сигнала помехи, но Меньше информационного сигнала от световода с наибольшим затуханием. В этом случае информационные сигналы, поступающие с тех световодов, которые не перекрыты жидкостью, проходят через пороговые устройства. На дальнейших ступенях схемы 9 выявления неравнозначности осуществляется сравнение одноименных информационных сигналов, поступающих от левой и правой измерительных трубок и-образного манометра. При движении сканирующих световодов 5 и подходе их к.торцам световодов 2 по сигналу от датчика 13 начала отсчета, поступающего на.вход схемы 9,появляется сигнал на входе схемы 10 совпадения. Как только один из сканирующих световодов 5 окажется двигающимся вдоль излучающих световодов 2, что соответствует неравенству р, PZ.:. с выхода схемы 9 на вход схемы 10 начинают поступать импульсы, передаваемые дальше на вход счет чика 11. Поступление импульсов прекращается , когда второй сканирующий световод 5 доходит до первого излучающего световода второй измерительной трубки. При этом число импульсов, поступившее в счетчик 11, определяет разность уровней жидкости в измери- тельных трубках. После прохода сканирующими световодами последнего торца приемного световода, появляется сигнал с датчика Т конца отсчета, в результате чего исчезает сигнал с прямого выхода блока 15 формирования и появляется сигнал на инверсном выходе, который передает информацию из счетчика в цифровой индикатор 12. и отклочает привод. 7 Результат предыдущего измерения сохраняется на цифровом индикаторе завершения следующего цикла. При заполнении измерительных тр бок прозрачной жидкостью используется линзовый эффект в заполненных жидкостью частях измерительных тру бок, что приводит к значительному возрастанию освещенности входных торцов приемныхсветоводов 2 и увел чению световых потоков тех световодов, которые перекрыты жидкостью. В этом случае на входе пороговых, устройств схемы,выявления неравнозначности 9 устанавливают такое tT порог, которое было бы больше информационного сигнала от световода с наименьшим затуханием,не перектытого столбом прозрачной жидкости, но меньше информационного сигнала от световода с наибольшим затуханием перекрытого столбом жидкости. В этом случае информационные сигналы поступающие от перекрытых жидкость световодов, проходят через пороговы устройсгтва схемы неравнозначности. И цикл измерения разности уровней в этом случае происходит также, как и в предыдущем случае. Предлагаемое устройство позволяет таким образом, при равном расходе светопроводящего волокна измерять не только уровень непрозрачной жидкости, но и прозрачной, и в одной или в двух трубках (сосудах), что значительно расширяет область применения устройства. При этом возможность работы на оптически, различ ных жидкостях обеспечивается прежде всего благодаря использованию схемы выявления неравнозначности. Кроме того, увеличение точности и (или) диапазона измерения не Tpe6VeT увеличения числа фотоприемников благодаря использованию оптико-механического сканатора, что повышает надежность его работы. Формула изобретения Устройство для измерения разности уровней жидкости преимущественно в трубках У-образного манометра, содержащее источник и приемники опти- : ческого излученияJдатчики начала и конца отсчета, сбёдиненные с блоками формирования сигналов и управления с приводом, и цифровой индикатор, отличающееся -сем, что, с целью расширения области применения и повышения надежности, в него введены два оптико-механических ска-, натора, схема выявления неравнозначности и схема совпадения со счетчиком импульсов, при этом к входам оптикомеханических сканаторов подключены приемники оптического излучения, выполненны в виде световодов, которые через два сканирующих световода, установленных в подвижных дисках сканаторов с приводом от блока управления, оптически связаны с двумя фотоприемниками, электрически соединенными с входами схемы выявления не равнозначности,выход указанной схемы через последовательно соединенные схему совпадения и счетчик импульсов подключен к цифровому индикатору, прямой выход блока формирования сигналов соединен с вторым входом схемы совпадения, а инверсный - с управляющими входами цифрового индикатора и блока управления. , Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Авторское свидетельство СССР № 292073, кл.С 01 F 23/18) , 21.О.69 2. Авторское свидетельство СССР № 277331, кл. G 01 L 7/18, 09.07.68 (прототип).

И

ям