RU2254579C1 - Fiber-optic measuring instrument of speed and consumption of optically opaque liquids - Google Patents

Fiber-optic measuring instrument of speed and consumption of optically opaque liquids Download PDF

Info

Publication number
RU2254579C1
RU2254579C1 RU2003134173/28A RU2003134173A RU2254579C1 RU 2254579 C1 RU2254579 C1 RU 2254579C1 RU 2003134173/28 A RU2003134173/28 A RU 2003134173/28A RU 2003134173 A RU2003134173 A RU 2003134173A RU 2254579 C1 RU2254579 C1 RU 2254579C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
measuring
photoreceiver
butt
fiber
Prior art date
Application number
RU2003134173/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ю.Д. Каминский (RU)
Ю.Д. Каминский
Э.Г. Звенигородский (RU)
Э.Г. Звенигородский
С.Ю. Проскурнёв (RU)
С.Ю. Проскурнёв
В.И. Мартынова (RU)
В.И. Мартынова
П.В. Рогов (RU)
П.В. Рогов
Original Assignee
Федеральное Государственное унитарное предприятие Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения НИИтеплоприбор
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное унитарное предприятие Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения НИИтеплоприбор filed Critical Федеральное Государственное унитарное предприятие Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения НИИтеплоприбор
Priority to RU2003134173/28A priority Critical patent/RU2254579C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2254579C1 publication Critical patent/RU2254579C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

FIELD: the invention refers to measuring technique and may be used for measuring speed and consumption of various liquids including optically opaque for example oil, run-off and technical water, tap water in tubes of large diameter, in an open channel and in seas in extreme conditions.
SUBSTANCE: the arrangement has a submersible sonde which has a body, a shielding window, an oscillator and a photoreceiver located outside of the controlled liquid and a fiber-optic image converter. The input butt-ends of its optical guidewaves form a measuring raster the plane of which is located under an angle to the axis of the flow and output butt-ends are optically connected with the photoreceiver. The output of the photoreceiver is connected with the input of an electronic block. At that the oscillator is optically connected with output even butt-ends of the guidewaves of the converter and the photoreceiver is optically connected with uneven butt-ends of the waveguides.
EFFECT: possibility of using any types of liquids and simplify the construction.
2 dwg

Description

Устройство относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости и расхода различных жидкостей, в том числе оптически непрозрачных, например, нефти, сточных и технических вод, водопроводной воды в трубах большого диаметра, в открытых каналах и морях в экстремальных условиях эксплуатации.The device relates to measuring equipment and can be used to measure the speed and flow rate of various liquids, including optically opaque, for example, oil, sewage and industrial water, tap water in pipes of large diameter, in open channels and seas in extreme operating conditions.

Известен малогабаритный лазерный измеритель скорости жидкостей [1]. Однако он не обеспечивает измерение скорости непрозрачных и загрязненных жидкостей.Known small-sized laser fluid velocity meter [1]. However, it does not provide a measure of the speed of opaque and contaminated liquids.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является волоконно-оптический точечный расходомер с пространственной частотной фильтрацией [2]. Он состоит из измерительного зонда, помещаемого в контролируемый гидроканал, и электронного блока. Зонд представляет собой цилиндрическую трубку диаметром 8 мм и длиной 280 мм, на конце которой имеется проточное отверстие диаметром 8 мм, в котором установлены два фильтра пространственных частот в виде волоконно-оптической решетки, состоящей из двух сдвинутых на половину шага решеток, каждая из которых образована из входных торцов семи градиентных волокон. Источником света служит мощный светодиод с градиентной оптикой, установленный на наружном конце зонда. При движении жидкости рассеянное излучение попадает на решетку и далее через выходные торцы волокна - на два фотодиода, соединенных с дифференциальным усилителем. Частота сигнала на выходе усилителя пропорциональна скорости потока.Closest to the proposed invention is a fiber optic spot meter with spatial frequency filtering [2]. It consists of a measuring probe placed in a controlled hydrochannel and an electronic unit. The probe is a cylindrical tube with a diameter of 8 mm and a length of 280 mm, at the end of which there is a flow hole with a diameter of 8 mm, in which two spatial frequency filters are installed in the form of a fiber optic array, consisting of two lattices shifted by half the pitch, each of which is formed from the input ends of the seven gradient fibers. The light source is a powerful LED with gradient optics mounted on the outer end of the probe. When the fluid moves, the scattered radiation enters the grating and then through the output ends of the fiber to two photodiodes connected to a differential amplifier. The frequency of the signal at the output of the amplifier is proportional to the flow rate.

В электронном блоке, представляющем собой контроллер с быстрым Фурье-преобразованием, осуществляется обработка этого сигнала и вычисление расхода с учетом диаметра гидроканала и градуировочной кривой.In the electronic unit, which is a controller with a fast Fourier transform, this signal is processed and the flow rate is calculated taking into account the diameter of the hydrochannel and the calibration curve.

Недостатками рассмотренного устройства являются невозможность измерения расхода оптически непрозрачных и загрязненных жидкостей, так как измерение происходит на «просвет», определенная сложность конструкции, необходимость индивидуальной градуировки, невозможность работы в жидкостях с температурой более 100°С.The disadvantages of the considered device are the impossibility of measuring the flow rate of optically opaque and contaminated liquids, since the measurement takes place at a “clearance”, a certain design complexity, the need for individual calibration, and the inability to work in liquids with a temperature of more than 100 ° C.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание измерителя скорости и расхода, отличающегося возможностью надежной работы практически на любых жидкостях (или газах) при экстремальных условиях эксплуатации, простотой конструкции, а также не требующего индивидуальной градуировки.The problem to which the invention is directed, is to create a speed and flow meter, characterized by the possibility of reliable operation on virtually any liquid (or gas) under extreme operating conditions, simplicity of design, and also not requiring individual graduation.

Предлагаемое устройство содержит погружной измерительный зонд, в состав которого входит корпус, защитное окно, излучатель, фотоприемник и волоконно-оптический преобразователь изображения, входные торцы световодов которого образуют измерительный растр, а выходные - оптически связаны с фотоприемником, выход которого связан со входом электронного блока и отличается тем, что излучатель оптически связан с выходными четными торцами световодов преобразователя, а фотоприемник оптически связан с нечетными выходными торцами световодов, при этом излучатель и фотоприемник расположены вне контролируемой жидкости, а плоскость измерительного растра расположена под углом к оси потока.The proposed device contains an immersion measuring probe, which includes a housing, a protective window, an emitter, a photodetector and a fiber-optic image converter, the input ends of the optical fibers of which form a measuring raster, and the output ones are optically coupled to a photodetector, the output of which is connected to the input of the electronic unit and characterized in that the emitter is optically coupled to the output even ends of the optical fibers of the converter, and the photodetector is optically coupled to the odd output ends of the optical fibers, at ohm emitter and light detector are located outside the controlled fluid, and measuring the raster plane disposed at an angle to the flow axis.

Сущность устройства поясняется фиг.1 и фиг.2.The essence of the device is illustrated in figure 1 and figure 2.

Устройство (фиг.1) состоит из измерительного зонда 1, устройства крепления 2 и электронного блока 3. Измерительный зонд (фиг.2) состоит из корпуса 4, защитного окна 5, волоконно-оптического преобразователя 6, входные торцы световодов которого склеены между собой и образуют измерительный растр 7, выходные нечетные торцы световодов 8 оптически через фокон 9 связаны с фотоприемником 10, а выходные четные торцы 8 оптически связаны с излучателем 11.The device (figure 1) consists of a measuring probe 1, a mounting device 2 and an electronic unit 3. The measuring probe (figure 2) consists of a housing 4, a protective window 5, a fiber-optic converter 6, the input ends of the optical fibers of which are glued together and form a measuring raster 7, the output odd ends of the optical fibers 8 are optically connected through the focal point 9 to the photodetector 10, and the output even ends 8 are optically connected to the emitter 11.

Устройство работает следующим образом. Световой поток излучателя 11 через четные световоды волоконно-оптического преобразователя 6 попадают в контролируемую среду и рассеиваются на микронеоднородностях потока. Рассеянное излучение через нечетные торцы световодов 8 и фокон 9 попадает на фотоприемник 10. При движении контролируемой жидкости частота сигнала на выходе фотоприемника 10 пропорциональна скорости потока и шагу измерительного растра 7.The device operates as follows. The luminous flux of the emitter 11 through the even optical fibers of the fiber-optic converter 6 fall into a controlled environment and are scattered by the microinhomogeneities of the stream. The scattered radiation through the odd ends of the optical fibers 8 and the focon 9 falls on the photodetector 10. When the controlled fluid moves, the frequency of the signal at the output of the photodetector 10 is proportional to the flow velocity and the step of the measuring raster 7.

Тогда

Figure 00000002
Then
Figure 00000002

где V - скорость потока,where V is the flow rate,

F - выходная частота фотоприемника,F is the output frequency of the photodetector,

d - диаметр световодов,d is the diameter of the optical fibers,

К - градуировочный коэффициент.K is the calibration factor.

Выходной сигнал фотоприемника 10 обрабатывается в электронном блоке 3 с целью получения информации о скорости и расходе. Для уменьшения гидравлического сопротивления зонда и обеспечения максимальной стабильности градуировочного коэффициента в требуемом диапазоне скоростей плоскости измерительного растра и, соответственно, защитного окна расположены под углом к оси потока.The output signal of the photodetector 10 is processed in the electronic unit 3 in order to obtain information about the speed and flow rate. To reduce the hydraulic resistance of the probe and ensure maximum stability of the calibration coefficient in the required speed range, the planes of the measuring raster and, accordingly, the protective window are located at an angle to the flow axis.

Предлагаемое устройство отличается возможностью применения для различных оптически прозрачных и непрозрачных, взрывоопасных и агрессивных жидкостях в тяжелых условиях эксплуатации, как в открытых каналах, так и в трубах большого диаметра.The proposed device is characterized by the possibility of application for various optically transparent and opaque, explosive and aggressive liquids in difficult operating conditions, both in open channels and in large diameter pipes.

Устройство прошло успешные испытания на различных объектах Мосводоканала.The device has been successfully tested at various facilities of Mosvodokanal.

Источники информацииSources of information

1. Полезная модель №2001122487/20. Малогабаритный лазерный измеритель скорости.1. Utility model No. 2001122487/20. Small-sized laser speed meter.

2. Kalibrirung des faseroptisches Ortsfilter-Einpunkt-Durchflussgebers. Petrak D., Mahr P. "tm", 2000, 67, №11, 474-478 (нем.).2. Kalibrirung des faseroptisches Ortsfilter-Einpunkt-Durchflussgebers. Petrak D., Mahr P. "tm", 2000, 67, No. 11, 474-478 (German).

Claims (1)

Устройство для измерения скорости и расхода оптически прозрачных и непрозрачных жидкостей, содержащее погружной измерительный зонд, в состав которого входит корпус, защитное окно, излучатель, фотоприемник и волоконно-оптический преобразователь изображения, входные торцы световодов которого образуют измерительный растр, а выходные - оптически связаны с фотоприемником, выход которого связан со входом электронного блока, отличающееся тем, что излучатель оптически связан с выходными четными торцами световодов преобразователя, а фотоприемник оптически связан с нечетными выходными торцами световодов; излучатель и фотоприемник расположены вне контролируемой жидкости; плоскость измерительного растра расположена под углом к оси потока.A device for measuring the speed and flow rate of optically transparent and opaque liquids, containing an immersion measuring probe, which includes a housing, a protective window, an emitter, a photodetector and a fiber-optic image converter, the input ends of the optical fibers of which form a measuring raster, and the output ones are optically connected to a photodetector, the output of which is connected to the input of the electronic unit, characterized in that the emitter is optically coupled to the output even ends of the optical fibers of the converter, and the photodetector ISRC is optically coupled to the odd output ends of optical fibers; the emitter and photodetector are located outside the controlled fluid; the plane of the measuring raster is located at an angle to the axis of the flow.
RU2003134173/28A 2003-11-26 2003-11-26 Fiber-optic measuring instrument of speed and consumption of optically opaque liquids RU2254579C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003134173/28A RU2254579C1 (en) 2003-11-26 2003-11-26 Fiber-optic measuring instrument of speed and consumption of optically opaque liquids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003134173/28A RU2254579C1 (en) 2003-11-26 2003-11-26 Fiber-optic measuring instrument of speed and consumption of optically opaque liquids

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2254579C1 true RU2254579C1 (en) 2005-06-20

Family

ID=35835909

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003134173/28A RU2254579C1 (en) 2003-11-26 2003-11-26 Fiber-optic measuring instrument of speed and consumption of optically opaque liquids

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2254579C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008024031A1 (en) * 2006-08-16 2008-02-28 Schlumberger Holdings Limited Fiber-optic sensor for measuring liquid and/or gas flow rate
RU2741276C1 (en) * 2020-04-17 2021-01-22 Елена Александровна Бадеева Fibre-optic sensor of liquid and air flow parameters

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008024031A1 (en) * 2006-08-16 2008-02-28 Schlumberger Holdings Limited Fiber-optic sensor for measuring liquid and/or gas flow rate
GB2454613A (en) * 2006-08-16 2009-05-13 Schlumberger Holdings Fiber-optic sensor for measuring liquid and/or gas flow rate
GB2454613B (en) * 2006-08-16 2011-05-25 Schlumberger Holdings Fiber-optic transducer for fluid and/or gas velocity measure ment
RU2741276C1 (en) * 2020-04-17 2021-01-22 Елена Александровна Бадеева Fibre-optic sensor of liquid and air flow parameters

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6603556B2 (en) Photometric detection system having multiple path length flow cell
CN105044030B (en) Evanscent field coupling coefficient meter and its detection method between optical fiber is fine
US10126229B2 (en) Optical measurement device
JP4777360B2 (en) Travel time optical speedometer
FI95322C (en) Spectroscopic measuring sensor for analyzing media
JP2014044145A (en) Flow cell
CN103063645A (en) Efficient fluorescence detection based on novel microstructure optical fibers
Sadat Determining the adulteration of diesel by an optical method
Krattiger et al. Laser-based refractive-index detection for capillary electrophoresis: ray-tracing interference theory
RU2254579C1 (en) Fiber-optic measuring instrument of speed and consumption of optically opaque liquids
CN101701905B (en) Wide-aperture long path sample pool
JP2007316041A (en) Liquid level position detector
US7573565B1 (en) Methods and systems for determining the density and/or temperature of fluids
RU2697033C1 (en) Explosion-proof fiber-optic level gauge
RU2356028C1 (en) Device for proximate analysis of fluid industrial-class purity
RU2741276C1 (en) Fibre-optic sensor of liquid and air flow parameters
RU66818U1 (en) FIBER OPTICAL SPEED METER
Borecki et al. Light transmission characteristics of silica capillaries
WO2017197306A1 (en) High performance waveguide refractometer
RU2796797C2 (en) Fibre-optic method for determining the refractive coefficient of a transparent substance and a fibre-optical refractometric measuring converter implementing it
RU75043U1 (en) FIBER OPTICAL SPEED METER
SU1659864A1 (en) Gas or fluid flow rate pickup
SU1755123A1 (en) Fiber-optics refractometer
RU59238U1 (en) FIBER OPTICAL SENSOR FOR MEASURING THE SPEED OF A LIQUID AND / OR GAS
FR2673716A1 (en) OPTICAL FIBER DEBITMETER.

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131127

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150427