NL8801678A - Hellingsmeter. - Google Patents

Description

Hellingsmeter.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een hellingsmeter omvattende een in een doorschijnende met lichtdoorlatende vloeistof gevulde houder opgesloten gasbel, voorzien van middelen voor het vanaf een zijde van de houder instralen van licht en middelen voor het aan de andere zijde detecteren van het uittredende licht.

Een dergelijke hellingsmeter is bekend uit de Japanse octrooiaan-vrage gepubliceerd onder nr. 60-252215.Daarin wordt een bundel licht door een houder gestuurd waarin zich een gasbel bevindt. Daarbij wordt van het physische verschijnsel gebruik gemaakt dat de brekingsindex van de zich in de houder bevindende vloeistof verschilt van die van de gasbel. Daardoor treedt licht, dat uitsluitend door de vloeistof in de houder gaat, evenwijdig uit en treft een lichtgevoelig weerstandsoppervlak, terwijl licht tredend door de gasbel verstrooid wordt. Op deze wijze kan op het lichtgevoelige oppervlak de scheiding tussen gasbel-vloeistof weergegeven worden en omgezet worden tot een meetsignaal. In deze publi-katie wordt aangegeven dat door de verstrooiing het verschil in lichtintensiteit kleiner dan 0,5 is. In praktijk is echter gebleken dat een dergelijke overgang licht-donker met een faktor van ongeveer 0,5 een onvoldoend grote gevoeligheid van de hellingsmeter geeft of bijzonder kostbare lichtgevoelige detectoren vereist.

Het is het doel van de onderhavige uitvinding dit nadeel te vermijden.

Dit doel wordt bij een hierboven beschreven hellingsmeter verwezenlijkt doordat de houder, indien geheel gevuld met vloeistof als een voor het gebruikte licht naar de detecterende middelen convergerende lens uitgevoerd is en de lichtdetecterende middelen nabij het convergentiepunt voor het gebruikte licht aangebracht zijn. Dit betekent dat het licht dat niet door de gasbel gaat geconvergeerd en bij gevolg geconcentreerd wordt naar de lichtdetecterende middelen terwijl het licht gaande door de gasbel verstrooid wordt. Gebleken is dat hiermee het verschil licht-donker een faktor 20:1 kan omvatten. Daardoor wordt een grotere gevoeligheid van de hellingsmeter verkregen, en/of zijn minder gevoelige lichtdetecterende middelen nodig en/of is het gebruik van verdere versterkers naar de lichtdetecterende middelen overbodig.

Volgens een van voordeel zijnde uitvoering is het uitwendige oppervlak van de houder aan de zijde waar de middelen voor het detecteren van licht aangebracht zijn convex uitgevoerd.

Om het verstrooiende licht dat door de gasbel treedt geheel weg te kunnen nemen is nabij het snijpunt van een lijn gaande door het detectie middel (de detectiemiddelen) en loodrecht staande op de houder deze houder aan de zijde van de detectiemiddelen lichtondoorlatend uitgevoerd. Het oppervlak van het lichtondoorlatende deel van de houder moet daarbij kleiner dan of gelijk aan het werkzame oppervlak van het(de) lichtgevoelige detectie middel(en) zijn. Hierdoor neemt de scheiding licht-donker nog verder toe.

Volgens een verdere van voordeel zijnde uitvoering omvat de houder een buisvormig lichaam, waarvan het in de gebruikstoestand aan de bovenzijde liggende deel inwendig gekromd is. Deze uitvoering komt met een libel van een gebruikelijke waterpas overeen.

Volgens een verdere van voordeel zijnde uitvoering omvatten de middelen voor het instralen van licht verscheidene lichtemitterende dioden. Behalve de grote levensduur van dergelijke lichtbronnen,, is bovendien over de hele levensduur de kwaliteit van het uitgezonden licht gewaarborgd.

De middelen voor het detecteren van licht kunnen o.a. met een meet-inrichting of met een akoestische inrichting verbonden zijn. In het eerste geval wordt een optisch signaal, bijvoorbeeld de uitslag van een meter, afgegeven en in het tweede geval een geluidssignaal, dat combinatie van verscheidene geluidssignalen kan omvatten om een voor de gebruiker duidelijk maar toch aangenaam "nulpunt” te kunnen waarnemen.

De uitvinding zal hieronder aan de hand van in de tekening afge-beelde uitvoeringsvoorbeelden nader uiteengezet worden. Daarbij toont:

Fig. 1 gedeeltelijk in dwarsdoorsnede in zijaanzicht een schematische opstelling van een hellingmeter volgens de uitvinding;

Fig. 2 doorsnede II-II uit fig. 1;

Fig. 3 doorsnede III-III volgens fig. 1;

Fig. 4 in bovenaanzicht een andere uitvoering van de hellingsmeter volgens de uitvinding;

Fig. 5 doorsnede V-V uit fig. 4;

Fig. 6 doorsnede VI-VI uit fig. 4;

Fig. 7 een elektrische schakeling voor het verwerken van het uit de lichtdetecterende middel afkomstige signaal.

De hellingsmeter volgens de uitvinding is in fig. 1 in het geheel met 1 aangegeven. Deze omvat een houder 2 uit lichtdoorlatend materiaal. Deze is gevuld met vloeistof 3 zoals 96% alcohol waarin een gasbel 4 aangebracht is. Aan de onderzijde van de houder bevinden zich twee lichtbronnen 5, die hier als lichtemitterende dioden uitgevoerd zijn. Aan de bovenzijde bevinden zich lichtgevoelige detectiemiddelen 6, hier uitge- voerd als lichtgevoelige weerstanden. Door de lichtbronnen 5 uitgezonden licht treedt door de houderwand de vloeistof binnen, gaat daarna al dan niet door de gasbel 4 en treedt daarna via de houderwand weer naar buiten en treft de lichtgevoelige detectiemiddelen 6.

> De houder 2, lichtbronnen 5 en lichtgevoelige detectiemiddelen 6 zijn in een niet nader afgeheeld frame aangebracht.

In fig. 2 is een doorsnede volgens de lijn II-II weergegeven waarbij schematisch de gang van de invallende lichtstralen 7 weergegeven is. Door de lenswerking van houder 2, die ter plaatse van doorsnede II-II geheel met vloeistof 3 gevuld is, zullen de invallende stralen 7 omgezet worden tot convergerende uitvallende stralen 8 waarbij de lichtgevoelige detectiemiddelen 6 nabij het brandpunt aangebracht zijn.

In fig. 3 is een doorsnede volgens lijn III-III in fig. 1 weergegeven. Het blijkt dat het invallende licht 7 als verstrooide stralen 9 uittreedt. Dit wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van de gasbel 4. Begrepen wordt dat op deze wijze een zeer scherpe afbeelding van de begrenzing van de gasbel 4 op de lichtgevoelige detectiemiddelen 6 verkregen wordt. Gebleken is dat de scheiding licht-donker (scheiding vloeistof— gasbel) tenminste 20 kan bedragen.

Om deze scheiding verder te vergroten is in fig. 4-6 een verdere uitvoering afgebeeld. De hier getoonde uitvoering komt in hoofdzaak overeen met die volgens fig. 1-3 met dien verstande dat een zwarte lijn 10 aan de bovenzijde van de houder 2 aangebracht is (fig. 4 is een bovenaanzicht). In fig. 5 en 6 is het effekt daarvan op de lichtgevende detectiemiddelen 6 weergegeven. Het blijkt dat door deze afscherming in geval van fig. 6 in het geheel geen licht 7 de lichtgevoelige detectiemiddelen 6 bereikt. Daardoor wordt de scheiding licht-donker verder verbeterd.

In fig. 7 is een schakeling weergegeven die gebruikt kan worden voor het verwerken van de uitgangssignalen uit de lichtgevoelige detectiemiddelen 6. De lichtgevoelige detectiemiddelen omvatten hier lichtgevoelige weerstanden terwijl de lichtbron 5 lichtuitzendende dioden omvat. Deze worden gevoed via een voeding 10 die bijvoorbeeld een batterij-voeding kan zijn. Via een spanningsregelaar 11 wordt in constante spanning voorzien. 12 Is een operationele versterker welke als comparator is geschakeld terwijl 13 een vibratorschakeling omvat. Deze combinatie dient voor het aangeven van een daling in de voedingsspanning afkomstig uit voeding 10, bijvoorbeeld het leegraken van een batterij, in welk geval meter 14 een heen en weer gaande beweging uit zal voeren. Om het meet-gebied van de meter zo groot mogelijk te maken en anderzijds toch een zo groot mogelijke nauwkeurigheid te verwezenlijken zijn dioden 15 aanwezig.

Bij een hogere spanning zullen deze de stroom via weerstand 16 geleiden terwijl bij het dalen van de spanning afkomstig uit de lichtgevoelige weerstanden 6 uitslui tend stroom via weerstand 17 en meter 14 zal gaan. Begrepen moet worden dat in plaats van een dergelijke schakeling met een meter eveneens akoestische middelen bediend kunnen worden of zich op afstand bevindende inrichtingen. Het gebruikte licht kan een golflengte hebben liggend in het gebied van infrarood tot ultra violet. Doordat bewegende delen ontbreken is deze hellingsmeter bijzonder ongevoelig voor schokken en bruikbaar in allerlei milieus, zoals corrosieve en bij lage temperatuur. Tevens is het duidelijk dat de uitvinding niet beperkt is tot de hier weergegeven voorbeelden maar alle binnen het bereik van de conclusies voor de vakman voor de hand liggend zijnde uitvoeringen omvat.

Claims (7)

1. Hellingsmeter omvattende een in een doorschijnende met licht-doorlatende vloeistof gevulde houder opgesloten gasbel, voorzien van middelen voor het vanaf een zijde van de houder instralen van licht en middelen voor het aan de andere zijde detecteren van het uittredende licht, met het kenmerk, dat de houder, indien geheel gevuld met vloeistof, als een voor het gebruikte licht naar de detecterende middelen convergerende lens uitgevoerd is en de lichtdetecterende middelen nabij het convergentiepunt voor het gebruikte licht aangebracht zijn·

2. Hellingsmeter volgens conclusie 1, waarbij het uitwendige oppervlak van de houder aan de zijde waar de middelen voor het detecteren van licht aangebracht zijn, convex uitgevoerd is.

3. Hellingsmeter volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij nabij het snijpunt van de lijn gaande door het detectiemiddel (de detec-tiemiddelen) en loodrecht op de houder, de houder aan de zijde van de detectiemiddelen lichtondoorlatend is en het oppervlak van het lichtondoorlatende deel van de houder daarbij kleiner dan of gelijk aan het werkzame oppervlak van het(de) lichtgevoelige detectiemiddel(en) moet zijn.

4. Hellingsmeter volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de houder een buisvormig lichaam omvat, waarvan het in gebruikstoestand aan de bovenzijde liggende deel inwendig gekromd is.

5. Hellingsmeter volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de middelen voor het instralen van licht verschillende lichtemitterende dioden omvatten.

6. Hellingsmeter volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de middelen voor het detecteren van licht met een meetinrichting verbonden zijn.

7. Inrichting volgens een van de conclusies 1-5, waarbij de middelen voor het detecteren van licht met een akoestische inrichting verbonden zijn.