FR2512551A1 - Optical sensor for detecting change in fluidic optical medium - has transmitting and receiving optical fibres directed to provide divergent beam through medium to totally reflecting prism - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIE OPTIQUE POUR DETECTER UNCHANGEMENT DE MILIEU OPTIQUE
La présente invention concerne un dispositif optique pour détecter un changement de milieu optique, notamment la présence d'un liquide, d'un produit pulvérulent ou celle de bulles d'air dans un liquide.OPTICAL DEVICE FOR DETECTING A CHANGE OF OPTICAL MEDIUM
The present invention relates to an optical device for detecting a change in optical medium, in particular the presence of a liquid, a powdery product or that of air bubbles in a liquid.
On connaît déjà des dispositifs susceptibles d'etre utilisés pour détecter le niveau d'un liquide dans un récipient. Un tel système est par exemple décrit dans la demande de brevet européen publié sous le no 25'586 au nom deCABLESCORTAILLOD S.A. Ce dispositif comporte essentiellement un bloc transparent en forme de demi-ellipsoide, aux foyers duquel aboutissent les tronçons d'extremités de deux conducteurs de lumière. En l'absence de liquide, la lumière transmise par l'un des conducteurs de lumière est réfléchie par la surface ellipsoidale du bloc et renvoyée dans l'autre conducteur de lumière. Lorsque le bloc ellipsoldal est plongé dans un liquide, la lumière émise par le premier tron çon de conducteur de lumière est diffusée dans le liquide.Devices are already known which can be used to detect the level of a liquid in a container. Such a system is for example described in the European patent application published under the number 25'586 in the name of CABLESCORTAILLOD SA This device essentially comprises a transparent block in the form of a semi-ellipsoid, at the foci of which the end sections of two conductors terminate from light. In the absence of liquid, the light transmitted by one of the light conductors is reflected by the ellipsoidal surface of the block and returned to the other light conductor. When the ellipsoldal block is immersed in a liquid, the light emitted by the first section of light conductor is scattered in the liquid.
La présente invention a pour objet de réaliser un dispositif tel que susmentionné, particulièrement simple, composé d'éléments courants, de construction simple et aisément disponibles.The object of the present invention is to provide a device as mentioned above, particularly simple, composed of common elements, of simple construction and readily available.
Dans ce but, le dispositif optique selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier comprenant une extrémité antérieure dite extrémité de détection et une extrémité postérieure dite extrémité de raccordement, le boîtier comportant une cavité intérieure qui s'étend longitudinalement de l'extrémité de raccordement à l'extrémité de détection, cette cavité contenant un dispositif de fixation pour recevoir les extrémités de deux conducteurs de lumière introduits par l'extré- mité de raccordement, et destinés respectivement à amener de la lumière d'une source de lumière, cette lumière étant émise par l'extrémité du conducteur de lumière correspondant sous la forme d'un faisceau divergent, sensiblement dans la direction de l'axe de la cavité intérieure du boîtier, sur un système optique à réflexion totale monté à l'extrémité de détection du boîtier, et à transmettre à un détecteur une partie au moins de la lumière émise par le premier conducteur de lumière et réfléchie par ledit système optique, cette lumière réfléchie étant reçue par l'extrémité de l'autre conducteur de lumière.For this purpose, the optical device according to the invention is characterized in that it comprises a housing comprising an anterior end known as the detection end and a posterior end known as the connection end, the housing comprising an interior cavity which extends longitudinally from the connection end to the detection end, this cavity containing a fixing device for receiving the ends of two light conductors introduced by the connection end, and intended respectively to bring light from a source of light, this light being emitted by the end of the corresponding light conductor in the form of a divergent beam, substantially in the direction of the axis of the interior cavity of the housing, on a total reflection optical system mounted at the the detection end of the housing, and to transmit to a detector at least part of the light emitted by the first light conductor and reflected by the edit optical system, this reflected light being received by the end of the other light conductor.
Selon une forme de réalisation avantageuse de la présente invention, le système optique à réflexion totale comporte un système convergent et un prisme à réflexion totale. Le système convergent comporte de préférence au moins une lentille plan-convexe et le prisme à réflexion totale est monté de façon adjacente à la surface plane de cette lentille.According to an advantageous embodiment of the present invention, the total reflection optical system comprises a converging system and a total reflection prism. The convergent system preferably comprises at least one plano-convex lens and the total reflection prism is mounted adjacent to the planar surface of this lens.
Les extrémités libres des deux conducteurs de lumière sont de préféren- ce logées respectivement dans deux alésages axiaux parallèles d'une pièce ajustable en position, cette pièce pouvant etre déplacée latéralement par rapport à un support fixe, selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe optique du système optique, qui coïncide au moins approximativement à l'axe longitudinal de la cavité centrale du boitier. Les moyens de verrouillage permettent de bloquer en position la pièce ajustable lorsque sa position est telle que les deux tronçons d'extrémité des conducteurs de lumière sont placés symétriquement de part et d'autre de l'axe optique du système optique.The free ends of the two light conductors are preferably housed respectively in two parallel axial bores of a part adjustable in position, this part being able to be moved laterally relative to a fixed support, in a direction substantially perpendicular to the axis. optics of the optical system, which coincides at least approximately with the longitudinal axis of the central cavity of the housing. The locking means make it possible to lock the adjustable part in position when its position is such that the two end sections of the light conductors are placed symmetrically on either side of the optical axis of the optical system.
En pratique, les deux conducteurs de lumière sont constitués par des fibres optiques, dont l'une émet un faisceau divergent dirigé contre la lentille plan-convexe, qui transforme le faisceau incident en un faisceau sensiblement parallèle. Le faisceau pénètre dans le prisme à réflexion totale et, lorsque ee dernier est entouré d'air, est réfléchi puis focalisé par la lentille convergente sur l'extrémité de la seconde fibre optique. Par contre, lorsque le prisme est plongé dans un liquide ou un produit pulvérulent, la lumière, pénétrant dans le prisme, est au moins partiellement diffusée, de sorte que le signal détecté par un détecteur, en réponse à la lumière transmise par la fibre réceptrice, est faible ou inexistant.In practice, the two light conductors are constituted by optical fibers, one of which emits a divergent beam directed against the plano-convex lens, which transforms the incident beam into a substantially parallel beam. The beam enters the prism with total reflection and, when the latter is surrounded by air, is reflected and then focused by the converging lens on the end of the second optical fiber. On the other hand, when the prism is immersed in a liquid or a powdery product, the light, penetrating into the prism, is at least partially scattered, so that the signal detected by a detector, in response to the light transmitted by the receiving fiber , is weak or nonexistent.
La présente invention et ses principales caractéristiques seront mieux comprises en référence à la description d'un exemple de réalisation et d dessin annexé, dans lequel
La figure 1 représente un schéma de principe illustrant le fonctionne ment du dispositif selon l'invention,
La figure 2 représente un dessin de construction illustrant une forme de réalisation préférée du dispositif selon l'invention, et
La figure 3 illustre une vue frontale du bloc support et de la pièce ajustable, à l'intérieur de laquelle sont montés les tronçons d'extrémités des fibres émettrices et réceptrices.The present invention and its main characteristics will be better understood with reference to the description of an embodiment and an attached drawing, in which
FIG. 1 represents a block diagram illustrating the operation of the device according to the invention,
FIG. 2 represents a construction drawing illustrating a preferred embodiment of the device according to the invention, and
FIG. 3 illustrates a front view of the support block and of the adjustable part, inside which are mounted the end sections of the emitting and receiving fibers.
La fig. 1 représente schématiquement un dispositif optique selon l'in- vention. Ce dispositif comporte essentiellement un boitiez 10 qui définit une extrémité postérieure 11 dite extrémité de raccordement et une extrémité antérieure 12 dite extrémité de détection. Le boitier comporte une cavité intérieure 13 s'étendant entre l'extrémité de raccordement 11 et l'extrémité de détection 12. A proximité de l'extrémité de raccordement 11 est monté un bloc support 14, agencé pour maintenir les tronçons d'extrémités de deux fibres optiques 15 et 16. A l'extrémité antérieure ou extrémité de détection 12 du dispositif 10 sont montés, juxtaposés, une lentille plan-convexe 17 et un prisme 18 à réflexion totale.Fig. 1 schematically represents an optical device according to the invention. This device essentially comprises a box 10 which defines a rear end 11 said connection end and a front end 12 said detection end. The housing has an interior cavity 13 extending between the connection end 11 and the detection end 12. Near the connection end 11 is mounted a support block 14, arranged to hold the end sections of two optical fibers 15 and 16. At the front end or detection end 12 of the device 10 are mounted, juxtaposed, a plano-convex lens 17 and a prism 18 with total reflection.
La fibre optique 15 dite fibre émettrice émet un faisceau divergent en direction de la lentille 17, qui transforme ce faisceau en un faisceau parallèle pénétrant dans le prisme 18 sensiblement perpendiculairement à la face arrière 19 de ce prisme, accolée à la face plane 20 de la lentille 17. Lorsque le dispositif 10 est placé dans l'air, le faisceau incident est, en grande partie, réfléchi par le prisme à réflexion totale 18 et focalisé par la lentille 17 sur l'extrémité de la fibre réceptrice 16. Par contre, si le dispositif est plongé dans un liquide, c'est-àdire lorsque les faces 21 et 22 du prisme 18 sont en contact avec un liquide (ou une autre substance telle qu'un matériau pulvérulent), la lumière incidente est diffusée dans cette substance et pratiquement aucune lumière n'est réfléchie par les faces 21 et 22 du prisme à réflexion totale 18.Dans ce cas, aucun signal n'est perceptible au niveau d'un détecteur (non représenté) et raccordé à la fibre réceptrice 16.The optical fiber 15, known as the emitting fiber, emits a divergent beam in the direction of the lens 17, which transforms this beam into a parallel beam penetrating into the prism 18 substantially perpendicular to the rear face 19 of this prism, attached to the flat face 20 of the lens 17. When the device 10 is placed in the air, the incident beam is, in large part, reflected by the prism with total reflection 18 and focused by the lens 17 on the end of the receiving fiber 16. On the other hand, if the device is immersed in a liquid, that is to say when the faces 21 and 22 of the prism 18 are in contact with a liquid (or another substance such as a pulverulent material), the incident light is scattered in this substance and practically no light is reflected by the faces 21 and 22 of the total reflection prism 18. In this case, no signal is perceptible at a detector (not shown) and connected to the receiving fiber 16.
Ce dispositif permet également de détecter la présence de bulles d'air dans un liquide. En effet, si les bulles d'air viennent en contact avec les parois 21 et 22 du prisme à réflexion totale 18, une partie de la lumière incidente est réfléchie par ce prisme et un faible signal est perçu par le détecteur raccordé à la fibre réceptrice. Le signal détecté est variable en fonction de la densité des bulles d'air présentes dans le liquide.This device also makes it possible to detect the presence of air bubbles in a liquid. Indeed, if the air bubbles come into contact with the walls 21 and 22 of the total reflection prism 18, part of the incident light is reflected by this prism and a weak signal is perceived by the detector connected to the receiving fiber. . The detected signal is variable depending on the density of the air bubbles present in the liquid.
La fig. 2 illustre une forme de réalisation concrète du dispositif illustré schématiquement par la fig. 1. Ce dispositif 30 comporte essentiellement un boîtier de préférence métallique 31, comportant une cavité centrale 32 qui traverse le boîtier 31 de part en part, de son extrémité de raccordement 33 à son extrémité de détection 34. Pour faciliter le montage, le boîtier 31 est composé essentiellement de trois éléments qui sont un corps principal 35, une pièce d'extrémité 36 et un bague de fixation 37 du système optique. La pièce d'extrémité 36 est fixée au corps principal par des boulons 38 ou par tout autre moyen connu en soi, et la bague de fixation 37 est également reliée au corps principal 35 par des boulons 39, qui traversent une bague d'arrêt 40 interposée entre laba- gue de fixation 37 et le corps principal 35.Fig. 2 illustrates a concrete embodiment of the device illustrated schematically in FIG. 1. This device 30 essentially comprises a preferably metallic housing 31, comprising a central cavity 32 which passes through the housing 31 right through, from its connection end 33 to its detection end 34. To facilitate assembly, the housing 31 is essentially composed of three elements which are a main body 35, an end piece 36 and a fixing ring 37 of the optical system. The end piece 36 is fixed to the main body by bolts 38 or by any other means known per se, and the fixing ring 37 is also connected to the main body 35 by bolts 39, which pass through a stop ring 40 interposed between the fixing tab 37 and the main body 35.
A l'extrémité antérieure ou extrémité de détection, un évidement annulaire, ménagé dans le corps principal 35, permet le montage d'une lentille plan-convexe 41 sur la face plane de laquelle est fixé un prisme 42 à réflexion totale. Un capot de protection 43, largement ouvert sur tous les côtés, recouvre et protège les faces exposées du prisme 42.At the front end or detection end, an annular recess, formed in the main body 35, allows the mounting of a plano-convex lens 41 on the flat face of which is fixed a prism 42 with total reflection. A protective cover 43, widely open on all sides, covers and protects the exposed faces of the prism 42.
La cavité 32 se prolonge au niveau de la pièce d'extrémité 36 par un alésage central, qui loge un support 44 destiné à recevoir les extrémités de deux fibres optiques 45 et 46, disposées à l'intérieur d'un câble optique 47 connecté à l'extrémité de raccordement du dispositif 30, par des écrous de serrage 48 ou par tout autre moyen connu en soi. Les extrémités libres des deux fibres optiques 45 et 46 sont montées dans deux alésages parallèles d'une pièce coulissante 49, montée à l'intérieur du support 44 et fixée en position par rapport à ce support, au moyen d'un boulon de serrage 50. Un câble tracteur 51, également logé dans le câble optique 47, est raccordé par des moyens connus en soi au support 44. Ce support est fixé au corps principal 35 par des vis 52 ou par tout autre moyen approprié. The cavity 32 is extended at the end piece 36 by a central bore, which houses a support 44 intended to receive the ends of two optical fibers 45 and 46, arranged inside an optical cable 47 connected to the connection end of the device 30, by clamping nuts 48 or by any other means known per se. The free ends of the two optical fibers 45 and 46 are mounted in two parallel bores of a sliding part 49, mounted inside the support 44 and fixed in position relative to this support, by means of a tightening bolt 50 A towing cable 51, also housed in the optical cable 47, is connected by means known per se to the support 44. This support is fixed to the main body 35 by screws 52 or by any other suitable means.
La fig. 3 représente une vue partielle coupée du support 44, illustrant la pièce coulissante 49 logée à l'intérieur d'un évidement 60 du support 44. Les extrémités des fibres 45 et 46 sont logées dans des alésages pa- rallèles à l'axe optique du système optique constitué par la lentille plan-convexe 41 et le prisme 42. Lors de la mise au point du dispositif, on déplace la pièce 49 latéralement jusqu'à ce que les deux fibres 45 et 46 soient disposées symétriquement par rapport à l'axe optique du système optique. A ce moment, on bloque la pièce 49 en position à l'aide de la vis de serrage 50.Fig. 3 shows a partial cut view of the support 44, illustrating the sliding part 49 housed inside a recess 60 of the support 44. The ends of the fibers 45 and 46 are housed in bores parallel to the optical axis of the optical system constituted by the plano-convex lens 41 and the prism 42. During the development of the device, the part 49 is moved laterally until the two fibers 45 and 46 are arranged symmetrically with respect to the axis optics of the optical system. At this moment, the part 49 is locked in position using the clamping screw 50.
Les tronçons d'extrémités des fibres 45 et 46 peuvent être montés dans des pièces d'extrémités, elles-mêmes logées dans les alésages correspondants de la pièce coulissante 49 ou simplement collées, par exemple à l'aide de résine époxy, à l'intérieur de ces alésages. Toutes les pièces du dispositif sont des composants courants, et pratiquement aucun usinage précis n'est requis, de sorte que le dispositif de l'invention puisse être fabriqué en grande série à des prix extrêmement avantageux.The end sections of the fibers 45 and 46 can be mounted in end pieces, themselves housed in the corresponding bores of the sliding piece 49 or simply glued, for example using epoxy resin, to the inside these bores. All the parts of the device are common components, and practically no precise machining is required, so that the device of the invention can be mass produced at extremely advantageous prices.
Sur la fig. 1, les deux fibres optiques 15 et 16 sont représentées décalées pour la clarté du dessin, mais en réalité elles sont alignées parallèlement à l'arête du prisme 18, de façon similaire aux fibres 45, 46 représentées par la fin. 2.In fig. 1, the two optical fibers 15 and 16 are shown offset for the clarity of the drawing, but in reality they are aligned parallel to the edge of the prism 18, similarly to the fibers 45, 46 represented by the end. 2.
Bien entendu, d'autres formes de réalisation pourraient être envisagées, et bien des modifications évidentes pour l'homme de l'art pourraient être apportées, sans que l'on ne sorte du cadre de la présente invention. Of course, other embodiments could be envisaged, and many modifications obvious to those skilled in the art could be made, without departing from the scope of the present invention.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8117283A FR2512551A1 (en) | 1981-09-09 | 1981-09-09 | Optical sensor for detecting change in fluidic optical medium - has transmitting and receiving optical fibres directed to provide divergent beam through medium to totally reflecting prism |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| FR8117283A FR2512551A1 (en) | 1981-09-09 | 1981-09-09 | Optical sensor for detecting change in fluidic optical medium - has transmitting and receiving optical fibres directed to provide divergent beam through medium to totally reflecting prism |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2512551A1 true FR2512551A1 (en) | 1983-03-11 |
Family
ID=9262097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| FR8117283A Withdrawn FR2512551A1 (en) | 1981-09-09 | 1981-09-09 | Optical sensor for detecting change in fluidic optical medium - has transmitting and receiving optical fibres directed to provide divergent beam through medium to totally reflecting prism |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2512551A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1981
- 1981-09-09 FR FR8117283A patent/FR2512551A1/en not_active Withdrawn
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