RU1663900C - Волоконно-оптический сигнализатор уровн жидкости - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Цель изобретени  - повышение точности измерени ., В сигнализатор уровн  жидкости, содержащий последовательно установленные источник света, передающий волоконный световод 2, чувствительный элемент 3, приемный волоконный световод 6 и .фотоприемник 1, выход которого подключен к электронному блоку 8 дл  формировани  логического сигнала,в качестве источника света введен перестраиваемый по частоте квантовый ге нератор 1, а со стороны излучающего световода в чувствительный элемент введена Фокусирующа  светооптическа  линза 5, фокус которой совмещен с торцом передающего световода, формирующа  на выходе излучател  параллельный световой поток, причем конструкци  k чувствительного элемента с помощью юстировочного винта позвол ет измен ть рассто ние между излу чателем и приемником. При работе устройства в момент перехода чувствительного элемента из состо ни  мокрой в состо ние сухой или наоборот происходит согласование или рассогласование оптического канала, предварительно настроенного на определенную жидкость, путем изменени  частоты квантового генератора 0 При этом -за счет изменени  прохождени  света через зазор чувствительного элемента вырабатываетс  логический сигнал,, ю с

Description

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике, конкретно к волоконно-оптическим сигнализаторам уровн .

Цель изобретени  - повышение чувствительности сигнализатора уровн  жидкости при расширении области его применени  и повышение точности измерени  уровн .

На чертеже представлена обща  схема волоконно-оптического сигнализатора уровн ,,

Волоконно-оптический сигнализатор уровн  содержит в качестве источника излучени  перестраиваемый по частоте излучени  оптический квантовый генератор 1 о Световой поток по излучающему световоду 2 поступает на чувствительный элемент 3, состо щий из несущей конструкции kt на которой закреплен излучающий световод 2, фокусирующа  линза 5 и приемный световод 6. Пройд  через контролируемую среду между фокусирующей линзой 5 изо о

СА Ю О

О

лучающего световода 2 и приемным световодом 6, световой поток поступает на фотоприемник 7 Выходное на пр же-4 ние фотоприемника 7 подаетс  на первый вход схемы сравнени  8, на второй вход которой поступает напр жение от регулируемого источника опорного напр жени  9 о

В схеме используетс  квантовый генератоЧхтлазер на красител х, настройка лазера на рабочую длину волны осуществл етс  выбором активной среды (раствор красител ) и поворотом на определенный угол настроечной призмы

Принцип работы сигнализатора заключаетс  в следующемс

При опорожнении бака или его заполнении ,уровень жидкости в котором

срабатывание схемы сравнени  8, перевод  ее из состо ни  логической единицы в состо ние логического нул ,

- что соответствует переходу чувствительного элемента из состо ни  мокрый в состо ние сухой,

Использование изобретени  позвол ет значительно расширить область приJQ менени  волоконно-оптического сигнализатора уровн  за счет повышени  чувствительности, вследствие чего предлагаемый сигнализатор может работать на прозрачных жидкост х с ма15 лым коэффициентом преломлени  ,33 (например, при измерении уровн  жидкого водорода ,1), 3 также в услови х действи  малых сил т жести Р

чающего волокна пленки или капли жидкости , привод щих к ложному срабатыванию сигнализатора, Путем изменени 

I I exp(.-d),

0,01-0,1 или при работе на в зких контролируетс , в рабочем промежутке 20 жидкост х, когда резко возрастает ве- чувствительного элемента 3 происходит ро тность образовани  на торце излу- замена жидкой фазы на газообразную или наоборот с, При прохождении световой волны через контролируемую среду

происходит уменьшение ее интенсивное-25 перестраиваемого рассто ни  между ти I по закону Бугера-Лемберта: фокусирующей линзой 5 и торцем приемного световода 6 можно всегда добитьс , чтобы толщина остающейс  на торце капли была меньше рассто - 30 ни  d, наход щегос  в газовой фазе сигнализатора„

Кроме того, возможность установки на торце излучающего световода 2 фокусирующей линзы 5 повышает мощ- 35 ность светового сигнала на торце приемного световода 6, улучша  тем самым соотношение сигнал/шум, и noil об d

где 10 - интенсивность световой волны до поглощени ; интенсивность световой волны после поглощени ; коэффициент поглощени  среды; рассто ние между Аокусирую- щей линзой и приемным торцом световода о

Коэффициент oi сильно зависит от состава среды и длины волны света, поэтому длина волны перестраиваемого квантового оптического генератора 1 выбираетс  такой, чтобы происходило минимальное ее ослабление при прохождении через жидкую Фазу и максимальное при прохождении через газообразвышдет точность измерени  сигнализатора „

40 На основе сигнализатора можно построить систему измерени  окончани  компонента, когда выбором необходимого рассто ни  между торцами излучающего 2 и приемного 6 световодов мож

3ПОО4

срабатывание схемы сравнени  8, перевод  ее из состо ни  логической единицы в состо ние логического нул ,

- что соответствует переходу чувствительного элемента из состо ни  мокрый в состо ние сухой,

Использование изобретени  позвол ет значительно расширить область приJQ менени  волоконно-оптического сигнализатора уровн  за счет повышени  чувствительности, вследствие чего предлагаемый сигнализатор может работать на прозрачных жидкост х с ма15 лым коэффициентом преломлени  ,33 (например, при измерении уровн  жидкого водорода ,1), 3 также в услови х действи  малых сил т жести Р

чающего волокна пленки или капли жидкости , привод щих к ложному срабатыванию сигнализатора, Путем изменени 

0,01-0,1 или при работе на в зких жидкост х, когда резко возрастает ве- ро тность образовани  на торце излу-

вышдет точность измерени  сигнализатора „

На основе сигнализатора можно построить систему измерени  окончани  компонента, когда выбором необходимого рассто ни  между торцами излучающего 2 и приемного 6 световодов мож

ную фазу контролируемой жидкости или 45 Но задать уровень срабатывани  в загаза наддува, с помощью которого осуществл етс  вытеснение жидкости из бака с Такой результат достигаетс  путем выбора частоты световой волны, равной частоте резонансного поглоще- ни  газовой фазЫоТогда при переходе чувствительного элемента 3 из СОСТОРвисимости от процентного соотношени газовой и жидкой Лаз. Так, Например такой датчик необходим дл  выработк сигнала остановки энергетических ус тановок, работающих на мелкодисперс ном жидком водороде, когда процент газовой Лазы в жидкости превышает 1 5%

ни  мокрый

в состо ние сухой на

Claims (1)

1. входе фотоприемника 7 происходит зна- Формула из обремени

   чительное изменение интенсивности света Т, что, в свою очередь, приводит к уменьшению выходного напр жени  последнего, Уменьшение выходного напр жени  (Ъотоприемника 7 вьпыоаг г

   висимости от процентного соотношени  газовой и жидкой Лаз. Так, Например, такой датчик необходим дл  выработки сигнала остановки энергетических установок , работающих на мелкодисперсном жидком водороде, когда процент газовой Лазы в жидкости превышает 1 5%о

   Волоконно-оптический гиг нллизатор уровн  жидкости, солррн-лций последовательно установленные и орфически согласованные источник ).