RU2431808C1 - Fluid level optoelectronic measurement system - Google Patents

Fluid level optoelectronic measurement system Download PDF

Info

Publication number
RU2431808C1
RU2431808C1 RU2010111145/28A RU2010111145A RU2431808C1 RU 2431808 C1 RU2431808 C1 RU 2431808C1 RU 2010111145/28 A RU2010111145/28 A RU 2010111145/28A RU 2010111145 A RU2010111145 A RU 2010111145A RU 2431808 C1 RU2431808 C1 RU 2431808C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
leds
angle
photodetector
liquid
liquid level
Prior art date
Application number
RU2010111145/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Александровна Бадеева (RU)
Елена Александровна Бадеева
Александр Валентинович Бадеев (RU)
Александр Валентинович Бадеев
Олег Станиславович Граевский (RU)
Олег Станиславович Граевский
Татьяна Ивановна Мурашкина (RU)
Татьяна Ивановна Мурашкина
Александр Григорьевич Пивкин (RU)
Александр Григорьевич Пивкин
Дмитрий Иванович Серебряков (RU)
Дмитрий Иванович Серебряков
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ПГУ)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ПГУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ПГУ)
Priority to RU2010111145/28A priority Critical patent/RU2431808C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2431808C1 publication Critical patent/RU2431808C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: proposed system comprises vessel with fluid, photo receiver, LEDs arranged in symmetry about photo receiver optical axis at angle , collecting lenses aligned with photo receiver and LEDs, and mirror reflector. Note here that mirror reflector is arranged in fluid while angle is defined from new relation: , ^ where frs is focal distance of LED lens, mm; is radiation source aperture angle, degrees. Note also that number of LEDs makes at least four. ^ EFFECT: contactless measurement in inflammable liquids, simplified design and higher reliability. ^ 3 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкости на изделиях ракетно-космической и авиационной техники, а также в различных отраслях народного хозяйства.The invention relates to instrumentation and can be used to measure the liquid level on the products of rocket and space and aviation equipment, as well as in various sectors of the economy.

Известны способы измерения уровня жидкости с помощью емкостных уровнемеров, представляющих собой различного рода конденсаторы, между прокладками которых изменяется уровень жидкости, что ведет к изменению диэлектрической проницаемости среды между прокладками конденсатора и, соответственно, к изменению емкости [Проектирование датчиков для измерения механических величин. / Под ред. Е.П.Осадчего. - М: Машиностроение, 1979. - 480 с.].Known methods for measuring the liquid level using capacitive level gauges, which are various kinds of capacitors, between the gaskets of which the liquid level changes, which leads to a change in the dielectric constant of the medium between the gaskets of the condenser and, accordingly, to a change in capacitance [Design of sensors for measuring mechanical quantities. / Ed. E.P. Osadchy. - M: Engineering, 1979. - 480 p.].

Недостаток таких способов измерения в повышенной опасности при измерении уровня искро- взрыво- пожароопасных жидкостей.The disadvantage of such measurement methods is in increased danger when measuring the level of spark-explosive liquids.

Этот недостаток устранен при измерении уровня жидкости бесконтактными методами, к которым относятся оптические способы измерения. Чаще всего для измерения текущего уровня жидкости используются чувствительные оптические элементы (в виде различного рода светопроводов), принцип действия которых основан на нарушении условия полного внутреннего отражения при соприкосновении их поверхностей с жидкостью [Мурашкина Т.И. Волоконно-оптический сигнализатор уровня жидкости. // Радиотехника. - 1995. - №10. - С.34-35]; [патент РФ RU 2297602 C1, кл. G01F 23/22, №2297602 опублик. 20.04.07].This disadvantage is eliminated by measuring the liquid level by non-contact methods, which include optical measurement methods. Most often, sensitive optical elements (in the form of various kinds of optical fibers) are used to measure the current liquid level, the principle of which is based on the violation of the conditions of total internal reflection when their surfaces come into contact with the liquid [Murashkina TI Fiber optic liquid level warning device. // Radio engineering. - 1995. - No. 10. - S.34-35]; [RF patent RU 2297602 C1, cl. G01F 23/22, No. 2297602 published. 04/20/07].

Недостаток указанных технических решений в том, что они используются для дискретного изменения уровня жидкости, так как в них основная часть светового потока уходит в жидкость при первом соприкосновении чувствительного элемента с жидкостью.The disadvantage of these technical solutions is that they are used for discrete changes in the liquid level, since in them the bulk of the light flux goes into the liquid at the first contact of the sensing element with the liquid.

Наиболее близким по схемно-конструктивному исполнению к предлагаемой оптоэлектронной системе измерения уровня жидкости является оптический датчик перемещений, содержащий последовательно установленные фотоприемник и четыре светодиода, расположенные симметрично относительно его оптической оси, оптическую собирающую систему из пяти линз и отражатель, причем оптические оси светодиодов расположены под расчетным углом к оптической оси фотоприемника [патент РФ 2044274, G01B 11/00].The closest in design and construction to the proposed optoelectronic system for measuring the liquid level is an optical displacement sensor containing a photodetector in series and four LEDs arranged symmetrically relative to its optical axis, an optical collecting system of five lenses and a reflector, the optical axis of the LEDs being located under the design angle to the optical axis of the photodetector [RF patent 2044274, G01B 11/00].

Недостатком данного датчика является то, что его конструктивные параметры рассчитаны из условия измерения перемещения отражающей поверхности в однородной среде, и, соответственно, не рассчитаны на измерение уровня жидкости. При измерении уровня жидкости данный датчик будет иметь низкую чувствительность преобразования оптического сигнала и, соответственно, низкую точность измерения в большом диапазоне измерения (до 2000 мм).The disadvantage of this sensor is that its design parameters are calculated from the conditions for measuring the movement of the reflecting surface in a homogeneous medium, and, accordingly, are not designed to measure the liquid level. When measuring the liquid level, this sensor will have a low conversion sensitivity of the optical signal and, consequently, low measurement accuracy in a large measurement range (up to 2000 mm).

Таким образом, в прототипе не достигается технический результат, выраженный в бесконтактном измерении текущего значения уровня жидкости в больших диапазонах измерения с высокой точностью.Thus, the prototype does not achieve a technical result, expressed in non-contact measurement of the current value of the liquid level in large measuring ranges with high accuracy.

Предлагается новая оптоэлектронная система для реализации предлагаемого способа измерения уровня жидкости, лишенная перечисленных выше недостатков.A new optoelectronic system is proposed for implementing the proposed method for measuring the liquid level, devoid of the above disadvantages.

Оптоэлектронная система для реализации предлагаемого способа содержит емкость с жидкостью, фотоприемник, светодиоды, расположенные симметрично относительно оптической оси фотоприемника под углом α, собирающие линзы, расположенные соосно фотоприемнику и светодиодам, зеркальный отражатель, отличающийся тем, что зеркальный отражатель располагается в жидкости, угол α определяется из следующего соотношения:The optoelectronic system for implementing the proposed method comprises a container with a liquid, a photodetector, LEDs located symmetrically relative to the optical axis of the photodetector at an angle α, collecting lenses located coaxially with the photodetector and LEDs, a mirror reflector, characterized in that the mirror reflector is located in the liquid, the angle α is determined from the following relation:

Figure 00000001
Figure 00000001

где fИИ - фокусное расстояние линзы светодиодов, мм;where f AI - the focal length of the lens LEDs, mm;

γ - апертурный угол источника излучения, град,γ is the aperture angle of the radiation source, deg,

причем количество светодиодов более четырех.more than four LEDs.

Таким образом, предлагаемое изобретение представляет собой техническое решение задачи, являющееся новым, промышленно применимым и обладающим изобретательским уровнем, т.е. предлагаемое изобретение отвечает критериям патентоспособности.Thus, the present invention is a technical solution to the problem, which is a new, industrially applicable and inventive step, i.e. the present invention meets the criteria of patentability.

На фигуре 1 приведена упрощенная конструктивная схема оптоэлектронной системы, на фигурах 2, 3 - конструктивные схемы для определения геометрических параметров оптоэлектронной системы.The figure 1 shows a simplified structural diagram of the optoelectronic system, in figures 2, 3 - structural diagrams for determining the geometric parameters of the optoelectronic system.

Оптоэлектронная система измерения уровня жидкости содержит емкость 1 с жидкостью 2, уровень которой измеряется, фотоприемник 3, под углом α, собирающие линзы 5, расположенные соосно фотоприемнику 3, зеркальный отражатель 7. Отражатель 7 располагается в жидкости 2, как правило, на дне емкости 1 (фиг.1). Светодиод 4 стоит в фокусе собирающей линзы 5 для формирования параллельного пучка света 8. Фотоприемник 3 относительно собирающей линзы 6 на расстоянии меньшем, чем фокусное расстояние линзы 6 для того, чтобы было сформировано светлое пятно, соизмеримое по размерам приемной площадки фотоприемника 3.The optoelectronic system for measuring the liquid level contains a container 1 with a liquid 2, the level of which is measured, a photodetector 3, at an angle α, collecting lenses 5 located coaxially with the photodetector 3, a mirror reflector 7. The reflector 7 is located in the liquid 2, usually at the bottom of the tank 1 (figure 1). LED 4 is in the focus of the collecting lens 5 to form a parallel beam of light 8. The photodetector 3 relative to the collecting lens 6 is shorter than the focal length of the lens 6 so that a bright spot is formed that is comparable in size to the receiving area of the photodetector 3.

Оптоэлектронная система измерения уровня жидкости работает следующим образом.The optoelectronic system for measuring the liquid level works as follows.

Пучки параллельных лучей 8 проходят под углом α через первую среду 9 (например, воздух) с коэффициентом преломления n1 путь, равный l1, определяемый выражениемThe beams of parallel rays 8 pass at an angle α through the first medium 9 (for example, air) with a refractive index n 1 path equal to l 1 defined by the expression

Figure 00000002
Figure 00000002

где h - расстояние от излучающей поверхности линзы 5 до границы раздела двух сред 10 (например,«воздух-вода»);where h is the distance from the radiating surface of the lens 5 to the interface between two media 10 (for example, "air-water");

затем, преломившись на границе раздела сред 10, под углом β через вторую среду 2 (например, воду) с коэффициентом преломления n2 проходит путь, равный l2, определяемый выражениемthen, having refracted at the interface 10, at an angle β through the second medium 2 (for example, water) with a refractive index n 2 , a path equal to l 2 passes, defined by the expression

Figure 00000003
Figure 00000003

где X - расстояние от границы раздела двух сред 10 до зеркальной отражающей поверхности 7;where X is the distance from the interface of two media 10 to the mirror reflective surface 7;

Figure 00000004
Figure 00000004

к зеркалу 7 и, отразившись от него, проходит обратный путь к фотоприемнику 3. При этом мощность оптического излучения ослабляется в соответствии с законом Бугера:to the mirror 7 and, reflected from it, passes the return path to the photodetector 3. In this case, the optical radiation power is attenuated in accordance with Bouguer’s law:

Figure 00000005
Figure 00000005

где P0, P - мощность оптического излучения в начале и в конце трассы соответственно;where P 0 , P is the power of optical radiation at the beginning and at the end of the path, respectively;

ρ - коэффициент отражения зеркальной поверхности 7;ρ is the reflection coefficient of the mirror surface 7;

τ0, τ1 - коэффициенты прозрачности первой среды 9 (например, воздуха) и второй среды 2 (например, воды) соответственноτ 0 , τ 1 - transparency coefficients of the first medium 9 (for example, air) and the second medium 2 (for example, water), respectively

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

где χ1, χ2 - коэффициенты экстинкции (коэффициенты потерь оптического излучения за счет поглощения и рассеяния света) первой и второй сред соответственно;where χ 1 , χ 2 are the extinction coefficients (loss coefficients of optical radiation due to absorption and scattering of light) of the first and second media, respectively;

l1, l2 - путь, пройденный световым потоком в первой и второй средах соответственноl 1 , l 2 - the path traveled by the light flux in the first and second environments, respectively

[Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов: Учебник для вузов. - Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: Советское радио, 1980, 392 с.]. С учетом зависимостей (6) и (7) выражение (5) перепишется:[Yakushenkov Yu.G. Theory and calculation of optoelectronic devices: Textbook for universities. - Ed. 2nd rev. and add. - M.: Soviet Radio, 1980, 392 p.]. Taking into account dependencies (6) and (7), expression (5) will be rewritten:

Figure 00000008
Figure 00000008

Если оптоэлектронная система работает в атмосфере или в условиях вакуума в инфракрасной области спектра, то χ1≈0. ТогдаIf the optoelectronic system operates in the atmosphere or under vacuum in the infrared region of the spectrum, then χ 1 ≈0. Then

Figure 00000009
Figure 00000009

Или с учетом выражений (3) и (4)Or, taking into account expressions (3) and (4)

Figure 00000010
Figure 00000010

Таким образом, зависимость P=f(X) нелинейная (экспоненциальная). Кроме того, если потери во второй среде незначительны (χ2→0), то чувствительность преобразования будет мала.Thus, the dependence P = f (X) is nonlinear (exponential). In addition, if the losses in the second medium are insignificant (χ 2 → 0), then the conversion sensitivity will be small.

Для линеаризации зависимости Р=f(X) и повышения чувствительности преобразования в выражение (10) необходимо ввести коэффициент K(X). Для линеаризации зависимости Ф(X) необходимо, чтобы нелинейность первого сомножителя

Figure 00000011
была скомпенсирована нелинейностью второго сомножителя K(X). Этого можно добиться изменением крутизны зависимости K=f{X) путем выбора на стадии проектирования параметров α и d, где d - расстояние между оптическими осями источников и приемника получения (фиг.2).To linearize the dependence P = f (X) and increase the sensitivity of conversion to expression (10), it is necessary to introduce the coefficient K (X). To linearize the dependence Ф (X), it is necessary that the nonlinearity of the first factor
Figure 00000011
was compensated by the nonlinearity of the second factor K (X). This can be achieved by changing the slope of the dependence K = f {X) by choosing the parameters α and d at the design stage, where d is the distance between the optical axes of the sources and the receiving receiver (Fig. 2).

Механизм линеаризации выходной функции преобразования и повышения чувствительности преобразования основан на искусственном уменьшении потерь светового потока в начале диапазона измерения (при минимальном уровне жидкости) и увеличении их в конце диапазона измерения. Этого можно добиться изменением освещенности приемника излучения путем смещения светового пятна, отраженного от зеркала относительно светочувствительной поверхности приемника излучения.The linearization mechanism of the output conversion function and increasing the conversion sensitivity is based on artificially reducing the light flux loss at the beginning of the measurement range (with a minimum liquid level) and increasing them at the end of the measurement range. This can be achieved by changing the illumination of the radiation receiver by shifting the light spot reflected from the mirror relative to the photosensitive surface of the radiation receiver.

Для этого лучи света 8 направляют к зеркалу 7 таким образом, чтобы при значении уровня жидкости Х=0 они сходились в точке A, лежащей на оптической оси на расстоянии L от верхней границы емкости 1 (см. фиг.2 и 1). При таком ходе лучей световое пятно площадью SИИ в приемной плоскости (в конце трассы), равное отраженному пятну площадью SОТР, будет перемещаться относительной приемной площадки фотоприемника 3 в направлении Z, при этом будет изменяться площадь приемника излучения, освещенная отраженным световым потоком, то есть SОСВ=f(X).To do this, the rays of light 8 are directed to the mirror 7 so that when the liquid level value is X = 0, they converge at a point A lying on the optical axis at a distance L from the upper boundary of the container 1 (see FIGS. 2 and 1). With such a course of rays, a light spot of area S II in the receiving plane (at the end of the path) equal to the reflected spot with area S OTP will move relative to the receiving area of the photodetector 3 in the Z direction, and the area of the radiation receiver illuminated by the reflected light flux will change, then is S OSB = f (X).

Тогда:Then:

Figure 00000012
Figure 00000012

С учетом выражения (8) выражение (11) перепишется следующим образом:Given expression (8), expression (11) is rewritten as follows:

Figure 00000013
Figure 00000013

Или в относительных единицах:Or in relative units:

Figure 00000014
Figure 00000014

Светочувствительная площадка приемной оптической системы может быть прямоугольной (квадратной) или круглой.The photosensitive area of the receiving optical system can be rectangular (square) or round.

Если светочувствительная площадка приемной оптической системы прямоугольная (квадратная), тоIf the photosensitive area of the receiving optical system is rectangular (square), then

Figure 00000015
Figure 00000015

где b, h - длина и ширина прямоугольника (фиг.3).where b, h is the length and width of the rectangle (figure 3).

Если площадка круглая, тоIf the platform is round, then

Figure 00000016
Figure 00000016

где RПИ - радиус фотоприемника 3.where R PI is the radius of the photodetector 3.

В первом случае SОСВ представляет собой площадь, образованную взаимным пересечением круга радиусом rИИ и хорды АВ длиной а (фиг.3), причемIn the first case, S OCB is the area formed by the mutual intersection of a circle of radius r II and chords AB of length a (Fig. 3), and

Figure 00000017
Figure 00000017

где

Figure 00000018
.Where
Figure 00000018
.

СоответственноRespectively

Figure 00000019
Figure 00000019

Тогда:Then:

- при Z<rИИ - at Z <r II

Figure 00000020
Figure 00000020

- при Z>rИИ - at Z> r AI

Figure 00000021
Figure 00000021

гдеWhere

Figure 00000022
Figure 00000022

где Z=0…2rии.where Z = 0 ... 2r and .

С учетом зависимостей (14), (18) и (19) выражение (13) перепишется:Given the dependencies (14), (18) and (19), the expression (13) will be rewritten:

- при Z<rИИ - at Z <r II

Figure 00000023
Figure 00000023

- при Z>rИИ - at Z> r AI

Figure 00000024
Figure 00000024

В данных выражениях параметр Z определяется конструктивными особенностями конкретной оптической системы.In these expressions, the parameter Z is determined by the design features of a particular optical system.

В частном рассматриваемом случае данный параметр определяется расстоянием d между оптическими осями источника и приемника излучения.In the particular case under consideration, this parameter is determined by the distance d between the optical axes of the radiation source and receiver.

Из треугольника ΔBSDFrom the triangle ΔBSD

Figure 00000025
Figure 00000025

Расстояние, которое луч проходит в направлении Z в воздухе, равноThe distance that the beam travels in the Z direction in air is

Figure 00000026
Figure 00000026

а в жидкости:and in liquid:

Figure 00000027
Figure 00000027

В соответствии с фиг.3 и с учетом (24), (25) и (4) можно записать:In accordance with figure 3 and taking into account (24), (25) and (4), you can write:

Figure 00000028
Figure 00000028

ОткудаWhere from

Figure 00000029
Figure 00000029

Изменяя конструктивные параметры α, d, H, можно улучшить такие метрологические характеристики, как линейность функции преобразования, чувствительность преобразования оптической системы, и изменять в соответствии с требованиями заказчика диапазон измерения уровня жидкостных сред.By changing the design parameters α, d, H, it is possible to improve such metrological characteristics as the linearity of the conversion function, the conversion sensitivity of the optical system, and change the measuring range of the level of liquid media in accordance with customer requirements.

Если диапазон измерения небольшой (не более 2000 мм), то в выражениях (21) и (22) χ1≈0, соответственно сомножитель

Figure 00000030
будет равен 1. Тогда выражения (21) и (22) перепишутся следующим образом:If the measurement range is small (no more than 2000 mm), then in expressions (21) and (22) χ 1 ≈0, respectively, the factor
Figure 00000030
will be equal to 1. Then the expressions (21) and (22) will be rewritten as follows:

- при Z<rИИ - at Z <r II

Figure 00000031
Figure 00000031

- при Z>rИИ - at Z> r AI

Figure 00000032
Figure 00000032

где Z определяется выражением (27).where Z is determined by expression (27).

Угол α выбирается из следующих соображений.The angle α is selected from the following considerations.

В начале диапазона измерения на приемник излучений должен падать как можно меньший световой поток, а в конце диапазона - как можно больший, что компенсирует резкое его затухание в пространстве с удалением границы раздела сред. Отсюда следует, что угол между оптическими осями источника излучения и приемника излучения должен быть сходящимся в конце диапазона измерения.At the beginning of the measurement range, the smallest luminous flux should fall on the radiation receiver, and as large as possible at the end of the range, which compensates for its sharp attenuation in space with the removal of the interface. It follows that the angle between the optical axes of the radiation source and the radiation receiver must be converging at the end of the measurement range.

Конечные размеры составных элементов конструкции также накладывают определенные требования к указанному углу.The final dimensions of the structural components also impose certain requirements on the specified angle.

Для нахождения угла α воспользуемся выражением (26). Если не ограничивать функцию преобразования линейным участком, то в данном выражении Z можно принять равным диаметру dЛ линзы 5 (см. фиг.1), то естьTo find the angle α, we use expression (26). If you do not limit the conversion function to a linear section, then in this expression Z can be taken equal to the diameter d L of the lens 5 (see Fig. 1), i.e.

Figure 00000033
Figure 00000033

Для уменьшения поперечных размеров необходимо, чтобы источники и приемник излучения располагались как можно ближе друг к другу. Указанное расстояние зависит от внешних диаметров линз 5 и 6. Тогда

Figure 00000034
To reduce the transverse dimensions, it is necessary that the radiation sources and receiver are located as close as possible to each other. The indicated distance depends on the outer diameters of the lenses 5 and 6. Then
Figure 00000034

При максимальном значении уровня жидкости Хmax, равном диапазону измерения D, уравнение (31) перепишется:At the maximum value of the liquid level X max equal to the measuring range D, equation (31) will be rewritten:

Figure 00000035
Figure 00000035

где dЛ≈2fИИtg(γ/2),where d A ≈2f AI tg (γ / 2),

где fИИ - фокусное расстояние линзы 5, мм;where f AI - the focal length of the lens 5, mm;

γ - апертурный угол светодиода 4, град.γ - aperture angle of LED 4, deg.

Окончательно имеемFinally we have

Figure 00000036
Figure 00000036

Так как диапазон измерения D в рекомендуемом варианте лежит в пределах 300…2000 мм, то окончательно угол α определится выражением (1).Since the measurement range D in the recommended embodiment lies within 300 ... 2000 mm, then finally the angle α is determined by the expression (1).

В соответствии с формулой (33) расчетным путем установлено, что чем больше диапазон измерения, тем меньше угол α. В рекомендуемом варианте α≈0,5…3° (в качестве источников излучения использовались светодиоды ЗЛ107Б, а в качестве фотоприемника - фотодиод ФД 20-32К и собирающие линзы диаметром 14 мм с фокусом f=15,7 мм, при этом габаритные размеры оптоэлектронного узла составили 40×30 мм).In accordance with formula (33), it was found by calculation that the larger the measurement range, the smaller the angle α. In the recommended version, α≈0.5 ... 3 ° (ZL107B LEDs were used as radiation sources, and an FD 20-32K photodiode and collecting lenses with a diameter of 14 mm and focus f = 15.7 mm were used as a photodetector, while the overall dimensions of the optoelectronic node amounted to 40 × 30 mm).

Предложенная оптоэлектронная система обеспечивает безопасное бесконтактное измерение текущего уровня искро- взрыво- пожароопасных жидкостей в больших диапазонах измерения с высокой точностью, простая и технологичная при изготовлении, не требует сложных технологических, юстировочных и измерительных операций при изготовлении оптической части преобразователя, имеет дешевую компонентную базу: инфракрасные свето- и фотодиоды.The proposed optoelectronic system provides safe non-contact measurement of the current level of spark-explosive liquids in large measuring ranges with high accuracy, simple and technological in manufacturing, does not require complex technological, alignment and measurement operations in the manufacture of the optical part of the converter, has a cheap component base: infrared light and photodiodes.

Применение четырех и более светодиодов и одного фотодиода обеспечивает снижение погрешности измерения при колебаниях границы раздела сред «жидкость - газовая среда».The use of four or more light-emitting diodes and one photodiode ensures a decrease in the measurement error during fluctuations in the interface between the liquid-gas medium.

Claims (1)

Оптоэлектронная система измерения уровня жидкости, содержащая емкость с жидкостью, уровень которой измеряется, фотоприемник, светодиоды, расположенные симметрично относительно оптической оси фотоприемника под углом α, собирающие линзы, расположенные соосно фотоприемнику и светодиодам, зеркальный отражатель, отличающаяся тем, что зеркальный отражатель располагается в жидкости, угол α определяется из следующего соотношения:
Figure 00000037

где fИИ - фокусное расстояние линзы светодиодов, мм; γ - апертурный угол источника излучения, град, причем количество светодиодов не менее четырех.
An optoelectronic liquid level measuring system containing a container with a liquid whose level is measured, a photodetector, LEDs located symmetrically relative to the optical axis of the photodetector at an angle α, collecting lenses located coaxially with the photodetector and LEDs, a mirror reflector, characterized in that the mirror reflector is located in the liquid , the angle α is determined from the following relation:
Figure 00000037

where f AI - the focal length of the lens LEDs, mm; γ is the aperture angle of the radiation source, deg, and the number of LEDs is at least four.
RU2010111145/28A 2010-03-23 2010-03-23 Fluid level optoelectronic measurement system RU2431808C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010111145/28A RU2431808C1 (en) 2010-03-23 2010-03-23 Fluid level optoelectronic measurement system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010111145/28A RU2431808C1 (en) 2010-03-23 2010-03-23 Fluid level optoelectronic measurement system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2431808C1 true RU2431808C1 (en) 2011-10-20

Family

ID=44999254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010111145/28A RU2431808C1 (en) 2010-03-23 2010-03-23 Fluid level optoelectronic measurement system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2431808C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140053421A1 (en) * 2012-08-27 2014-02-27 3Dfamily Technology Co., Ltd. Simple type dual axes optoelectronic level
WO2019178156A1 (en) * 2018-03-12 2019-09-19 Blue Origin, Llc Rocket tank liquid level determination, and associated systems and methods

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140053421A1 (en) * 2012-08-27 2014-02-27 3Dfamily Technology Co., Ltd. Simple type dual axes optoelectronic level
US9057608B2 (en) * 2012-08-27 2015-06-16 3Dfamily Technology Co., Ltd. Simple type dual axes optoelectronic level
WO2019178156A1 (en) * 2018-03-12 2019-09-19 Blue Origin, Llc Rocket tank liquid level determination, and associated systems and methods

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Golnabi Design and operation of a fiber optic sensor for liquid level detection
US4942306A (en) Fibre optic sensor for the continuous measurement liquids level and other parameters
CN104897243A (en) Optical ranging based transparent liquid level measuring device and method
Pérez-Ocón et al. Fiber-optic liquid-level continuous gauge
CN105954232B (en) A kind of measuring refractive indexes of liquid system
US6172377B1 (en) Fluorescent optical liquid level sensor
CN108398211B (en) Distributed optical fiber water leakage sensor based on external source positioning and water leakage detection method
CA1332205C (en) Fibre optic sensors for the continuous measurement of liquid level and other parameters
CN201974214U (en) Liquid level measuring device based on linear array CCD (charge coupled device) and transparent tube
CN101995393B (en) Device and method for measuring concentration of liquid based on glass synthetic body and linear array charge-coupled device (CCD)
CN102435259A (en) Linear array CCD (Charge Coupled Device) liquid level measurement device with isolated gate and measurement method
RU2431808C1 (en) Fluid level optoelectronic measurement system
CN101762567B (en) Differential solution concentration measuring device and method
Zhao et al. Novel light-leaking optical fiber liquid-level sensor for aircraft fuel gauging
US6795598B1 (en) Liquid-level sensor having multiple solid optical conductors with surface discontinuities
CN101571479B (en) Measuring device and measuring method for optical liquid concentration based on linear array CCD
CN110763305B (en) Photoelectric liquid level measuring method
CN101806731B (en) Differential solution concentration measuring method and device based on CCD (Charge Coupled Device) and trapezoidal vitreous body
CN104792733A (en) Quick calibration module and application
US20170248795A1 (en) Backscatter reductant anamorphic beam sampler
Ghosh et al. Package design for low-cost optical liquid-level sensors
CN101221284A (en) Light path design of automatic Abbe refractometer
RU2744159C1 (en) Fiber-optical signaler of level and type of liquid
RU2297602C1 (en) Liquid level fiber-optic signaling device
KR101824475B1 (en) Fiber-optic sensor and measuring device comprising the same

Legal Events

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

Effective date: 20120324