RU2744316C1 - Уровнемер (датчик уровня жидкости) волоконно-оптический - Google Patents
Уровнемер (датчик уровня жидкости) волоконно-оптический Download PDFInfo
- Publication number
- RU2744316C1 RU2744316C1 RU2020124537A RU2020124537A RU2744316C1 RU 2744316 C1 RU2744316 C1 RU 2744316C1 RU 2020124537 A RU2020124537 A RU 2020124537A RU 2020124537 A RU2020124537 A RU 2020124537A RU 2744316 C1 RU2744316 C1 RU 2744316C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- float
- shutter
- level gauge
- container
- liquid
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 239000010763 heavy fuel oil Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/284—Electromagnetic waves
- G01F23/292—Light, e.g. infrared or ultraviolet
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/30—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/30—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats
- G01F23/56—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats using elements rigidly fixed to, and rectilinearly moving with, the floats as transmission elements
- G01F23/62—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats using elements rigidly fixed to, and rectilinearly moving with, the floats as transmission elements using magnetically actuated indicating means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/30—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats
- G01F23/64—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats of the free float type without mechanical transmission elements
- G01F23/72—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by floats of the free float type without mechanical transmission elements using magnetically actuated indicating means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Level Indicators Using A Float (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение для измерения уровня жидких топлив и сжиженных газов, в т.ч. в нестационарных объектах. Уровнемер жидкости содержит поплавок и не менее чем два световода, при этом световоды, расположенные вне емкости с жидкостью, отделены от поплавка герметичной перегородкой, по разные стороны которой расположены ферромагнитные элементы, причем хотя бы один из них является постоянным магнитом и хотя бы один соединен с поплавком, торцы световодов оптически сопряжены с элементом, имеющим отражающую поверхность, а в зазоре между световодами и отражающей поверхностью расположена шторка с возможностью перемещения, при этом ферромагнитный элемент вне емкости механически сопряжен со шторкой. При этом ферромагнитные элементы, расположенные по разные стороны перегородки, выполнены в виде постоянных магнитов со встречно расположенными полюсами либо с продольно расположенными полюсами. Техническим результатом является создание надежного пожаробезопасного и помехозащищенного датчика для широкого диапазона измеряемых жидкостей, в том числе вязких и непрозрачных. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение для измерения уровня жидких топлив и сжиженных газов, в т.ч. в нестационарных объектах.
Известны датчики уровня жидкости для бака транспортного средства, содержащие поплавок, установленный в нем магнит, нижний и верхний ограничители хода поплавка, вертикальную направляющую трубу, внутри которой расположены герконы, и электросоединитель.
Примером может служить датчик уровня жидкости для бака транспортного средства (патент РФ №2284481).
Однако такое устройство является пожароопасным вследствие наличия электрических цепей, по сути, в баке транспортного средства, и не всегда надежным, т.к. в сигнальных проводах могут возникать наводки - как от собственных силовых сетей, так и от стороннего электромагнитного излучения. К недостаткам также можно отнести также дребезг контактов геркона, хрупкость стеклянного баллона и высокую чувствительность к внешним магнитным полям.
Известны волоконно-оптические датчики уровня жидкости, лишенные этих недостатков. Примером может служить волоконно-оптический сигнализатор уровня жидкости (патент РФ №2297602), в котором используется эффект отражения на границе раздела сред - стекла и воздуха. Часть оптического сигнала от излучателя, подводимого в измеряемую емкость оптическим волокном, отражается на границе раздела и возвращается по оптическому волокну к фотоприемнику. При подъеме уровня жидкости до сенсорной части датчика границей раздела сред становятся стекло и жидкость, коэффициенты преломления которых близки. Уровень возвратного сигнала резко падает, и перепад фиксируется.
Однако такие датчики неработоспособны в непрозрачных средах и в вязких средах, например, в мазуте, в переохлажденном дизельном топливе, когда на сенсорной части подобных датчиков застывают пленки или формируются капли загустевшей жидкости.
Цель изобретения - создание надежного пожаробезопасного и помехозащищенного датчика для широкого диапазона измеряемых жидкостей, в том числе вязких и непрозрачных.
Это достигается тем, что в предлагаемом датчике световоды, расположенные вне емкости с жидкостью, отделены от поплавка герметичной немагнитной перегородкой, по разные стороны которой расположены ферромагнитные элементы, причем хотя бы один из них является постоянным магнитом и хотя бы один соединен с поплавком, торцы световодов оптически сопряжены с элементом, имеющим отражающую поверхность, а в зазоре между световодами и отражающей поверхностью расположена шторка с возможностью перемещения, при этом ферромагнитный элемент вне емкости механически сопряжен со шторкой.
Варианты исполнения:
Ферромагнитные элементы, расположенные по разные стороны перегородки, выполнены в виде постоянных магнитов со встречно расположенными полюсами.
Ферромагнитные элементы, расположенные по разные стороны перегородки, выполнены в виде постоянных магнитов с продольно расположенными полюсами.
Вне емкости расположен пружинный элемент, связанный со шторкой.
Пары световодов, сопряженные со шторками, с возможностью их взаимного перемещения, распределены по высоте емкости по числу точек отсчета.
Вся шторка или ее часть выполнена из ферромагнитного материала.
На Фиг. 1 показано размещение деталей одного из вариантов конструкции уровнемера, предельного датчика уровня.
На Фиг. 2 приведена оптическая схема предельного датчика уровня с использованием двух световодов.
Фиг.1. Датчик содержит поплавок 1, установленный с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси. В торце поплавка закреплен магнит 2. За герметичной немагнитной перегородкой 3 расположен волоконно-оптический узел, включающий оптически сопряженные передающий 4 и приемный 5 световоды, оптически сопряженные с элементом 6, имеющим отражающую поверхность, а в зазоре между световодами и отражающей поверхностью расположена шторка 7 с возможностью перемещения, при этом магнит 8 вне емкости механически сопряжен со шторкой 7 и пружиной 9.
Предельный датчик уровня работает следующим образом: при подъеме уровня жидкости поплавок 1 всплывает, и магнит 2 взаимодействуя с магнитом 8, смещает его вместе со шторкой 7 относительно оптической оси, сжимая пружину 9. Оптический сигнал из торца световода 4, отраженный элементом 6 в световод 5, изменяется. При снижении уровня жидкости пружина 9 снова приводит шторку 7 в исходное положение.
Фиг. 2. Оптическая схема на базе двух световодов: излучатель 10 (например, светодиод или лазерный диод), передающий световод 4, шторка 7, отражающий элемент 6, приемный световод 5, фотоприемник 11.
Рассмотренные аналоги работают только в режиме "да-нет", фиксируя либо контакт оптической поверхности с жидкостью, либо момент срабатывания геркона. В отличие от них, мощность оптического сигнала в предложенной схеме по мере приближения к отражателю всплывающего поплавка с магнитом изменяется, что является сверхэффектом, позволяющим путем простого умножения предложенной схемы превратить предельный датчик в уровнемер с постоянным съемом сигнала по мере изменения уровня жидкости.
Предлагаемая конструкция позволяет повысить пожаробезопасность и надежность датчика уровня жидкости путем замены электрического сигнала на оптический - как в самой емкости с топливом, так и на всем пути до приемопередающего блока.
Claims (6)
1. Уровнемер жидкости, содержащий поплавок и не менее чем два световода, отличающийся тем, что световоды, расположенные вне емкости с жидкостью, отделены от поплавка герметичной перегородкой, по разные стороны которой расположены ферромагнитные элементы, причем хотя бы один из них является постоянным магнитом и хотя бы один соединен с поплавком, торцы световодов оптически сопряжены с элементом, имеющим отражающую поверхность, а в зазоре между световодами и отражающей поверхностью расположена шторка с возможностью перемещения, при этом ферромагнитный элемент вне емкости механически сопряжен со шторкой.
2. Уровнемер по п. 1, отличающийся тем, что ферромагнитные элементы, расположенные по разные стороны перегородки, выполнены в виде постоянных магнитов со встречно расположенными полюсами.
3. Уровнемер по п. 1, отличающийся тем, что ферромагнитные элементы, расположенные по разные стороны перегородки, выполнены в виде постоянных магнитов с продольно расположенными полюсами.
4. Уровнемер по п. 1, отличающийся тем, что вне емкости расположен пружинный элемент, связанный со шторкой.
5. Уровнемер по п. 1, отличающийся тем, что пары световодов распределены по высоте емкости по числу точек отсчета.
6. Уровнемер по п. 1, отличающийся тем, что шторка выполнена из ферромагнитного материала.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020124537A RU2744316C1 (ru) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | Уровнемер (датчик уровня жидкости) волоконно-оптический |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020124537A RU2744316C1 (ru) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | Уровнемер (датчик уровня жидкости) волоконно-оптический |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2744316C1 true RU2744316C1 (ru) | 2021-03-05 |
Family
ID=74857548
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020124537A RU2744316C1 (ru) | 2020-07-14 | 2020-07-14 | Уровнемер (датчик уровня жидкости) волоконно-оптический |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2744316C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2086926C1 (ru) * | 1995-04-18 | 1997-08-10 | Муниципальное предприятие "Водоканал" | Уровнемер для жидкости |
RU2359237C1 (ru) * | 2007-09-28 | 2009-06-20 | Открытое акционерное общество Конструкторско-производственное предприятие "Авиамотор" | Световодный поплавковый бесконтактный измеритель уровня жидкости с цифровым выходом показаний результатов |
CN102221392B (zh) * | 2011-03-31 | 2012-07-04 | 武汉理工大学 | 基于磁耦合和光纤对阵列的液位测量方法 |
CN202614335U (zh) * | 2012-05-22 | 2012-12-19 | 武汉理工大学 | 一种光纤阵列液位传感器的圆筒形立柱和圆柱体浮子结构 |
RU2683139C1 (ru) * | 2018-04-02 | 2019-03-26 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Российская таможенная академия" | Поплавковый измеритель уровня жидкости |
-
2020
- 2020-07-14 RU RU2020124537A patent/RU2744316C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2086926C1 (ru) * | 1995-04-18 | 1997-08-10 | Муниципальное предприятие "Водоканал" | Уровнемер для жидкости |
RU2359237C1 (ru) * | 2007-09-28 | 2009-06-20 | Открытое акционерное общество Конструкторско-производственное предприятие "Авиамотор" | Световодный поплавковый бесконтактный измеритель уровня жидкости с цифровым выходом показаний результатов |
CN102221392B (zh) * | 2011-03-31 | 2012-07-04 | 武汉理工大学 | 基于磁耦合和光纤对阵列的液位测量方法 |
CN202614335U (zh) * | 2012-05-22 | 2012-12-19 | 武汉理工大学 | 一种光纤阵列液位传感器的圆筒形立柱和圆柱体浮子结构 |
RU2683139C1 (ru) * | 2018-04-02 | 2019-03-26 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Российская таможенная академия" | Поплавковый измеритель уровня жидкости |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4994682A (en) | Fiber optic continuous liquid level sensor | |
CA1082053A (en) | Optical material level probe | |
US4745293A (en) | Method and apparatus for optically measuring fluid levels | |
WO2017112991A1 (en) | Optical system and method for measuring fluid level | |
US6172377B1 (en) | Fluorescent optical liquid level sensor | |
CA1332205C (en) | Fibre optic sensors for the continuous measurement of liquid level and other parameters | |
US4880990A (en) | Optical liquid-level sensing apparatus | |
RU2744316C1 (ru) | Уровнемер (датчик уровня жидкости) волоконно-оптический | |
RU2742225C1 (ru) | Уровнемер (датчик уровня жидкости) волоконно-оптический | |
RU2740340C1 (ru) | Уровнемер (датчик уровня жидкости) волоконно-оптический | |
RU2741275C1 (ru) | Уровнемер (датчик уровня жидкости) волоконно-оптический | |
JP2009014660A (ja) | 2液漏液センサ及びそのためのプリズム | |
JP2006194609A (ja) | 液面計 | |
CN101839748A (zh) | 反射式数字码型全光纤液位传感装置 | |
SU1244489A1 (ru) | Сигнализатор уровн | |
JP2658293B2 (ja) | 光液面センサ | |
CN214040243U (zh) | 一种光纤液位传感器 | |
RU1775616C (ru) | Уровнемер | |
RU2747708C1 (ru) | Волоконно-оптический сигнализатор уровня и вида жидкости | |
CN2585196Y (zh) | 光纤液位计 | |
RU2764388C1 (ru) | Волоконно-оптический сигнализатор уровня и типа жидкости | |
CN219301735U (zh) | 水位测量装置及包含其的水箱组件 | |
RU2744159C1 (ru) | Волоконно-оптический сигнализатор уровня и вида жидкости | |
RU2757976C1 (ru) | Волоконно-оптический сигнализатор уровня жидкости | |
RU2187079C1 (ru) | Волоконно-оптический измеритель объема и уровня жидкости |