SU1004766A1 - Оптический уровнемер - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной -технике/ а именно к устройствам контрол  уровн  жидкостей.

Известен оптический урЬвнемерг содержавший источник света сканатор в виде зеркала, соединенного с вгшом приводного электродвигател , объек тив и светочувствительный элемент, св занный.с блоком сравнени , вкшолненным в виде электроннолучевой трубки tl.

Данное устройство обладает невысокой точностью определени  уровн  изза нелинейноети-его характеристики.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  оптический уровнемер, содержащий источник света, сканатор, объектив, светочувствительный элемент, св занный с блоком сравнени , источник опорного напр жени , выходной сигнал которого соответствует выходному сиг нату сканатора, блок сравнени , выполненный в виде преобразовател  фазы в ангшоговый сигнал, при этом один из входов блока сравнени  соединен с выходом светочувствительного элемента, а другой вход подключен к источнику опорного напр жени  2.

Недостатком известного устройства  вл етс  изменение интенсивности потока света, падающего на фотоприемник , при изменении уровн , что вызывает изменение сигналов фотоприемника и снижает точность измерени .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности.

10

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее коллимированный источник света, сканатор источника света, выполненный в виде вращающегос  зеркала, соединенного .

15 с валом приводного электродвигател , блок опорного сигнала, выполненного, например, s виде тахокетрического датчика оборотов, приемник света и 2Q регистрирующую схему, выполненную в виде измерител  разности фаз сигналов от блока опорного сигнала и приемника света, введены дополнительно диафрагма приемника света и сканатор приемника света,. выполненный анало25 гично сканатору источника и имеющий общий вал с подвижным элементом блока опорного сигнала, причем частота вращени  сканатора приемника отлична от частоты вращени  сканатора источ30 ника света.

На фиг. 1 представлена схема уровнемера; .на фиг. 2 - опорный на фиг. 3 - сигналы с фотоприемника при разных уровн х.

Уровнемер работает следующим образом . . .

Луч света от коллимированного источника излучени  1 (например, лазера ) срезаетс  в диафрагме 2 до толщиныл0 ,2-0,3 мм, попадает на зеркало 3 сканатора источника излучени , приводимое во вращение с угловой скоростью v электродвигателем. Отражен ный от поверхности жидкости 4, урог вень Н которой определ етс , луч света попадает на зеркало 5 сканатора приемника излучени , приводимое во вращение вторым электродвигателем с угловой скоростью ..

В зависимости от уровн  J HUKOCTK в сосуде Н (положени  поверхности 4) сигнал на приемнике излучени  6 по вл етс  только при однозначных углах падени  (отражени ) оС t которым должны соответствовать определенные углы р поворота зеркал 3 и 5 относительно горизонта. Из равенства углов падени  и отражени  легко установить что

Ш

Уровень жидкости Н св зан с углом Пс1дени  (отражени ) соотношением

H--R-tg-ol , (а) , .

где R - полурассто ние между ос ми

вращени :зеркал 3 и 5.

Через определенный промежуток времени ,, завис щий от начального положени  зеркал 3 и 5 (начальных угловых координат Р)О и ) и их угловых скоростей вращени  сц и Ш,. зеркала займут такое положение Сс ,угловой координатой р), при котором отраженный от поверхности жидкости 4 луч света, пройд  через диафрагму 7с размером щели равным толщине луча,. попадает-на приемйик света 6.Электрический импульс от приемника света 6 попадает в один из каналов регистрирующего прибора 8 (например, фазометра ) . Характер сигнала от приемника излучени  6 дл  различных величин уровней жидкости HI и Н2 предсхавлен на фиг. 3. Отставание сигнала по, времени дл  уровн  Н2 от сигнала дл  уровн  HI (йГЦ-АТГ) вызвано изменением положени  зеркал 3 и 6 от угла f до р и поэтому может  вл тьс  мерой изменени  уровн  .

Дл  автоматизации процесса измерени  величин уровн  Н применен генератор опорного сигнала, св занный со сканатором зеркала 5 приемника излучени  6 (фиг. 1). он может выполнен , например, в виде тахометрического дaVчикa оборотов, т.е. иметь катушку с сердечником 9 и индукционный диск 10, закрепленный на валу сканатора зеркала 5 приемника излучени  6. Индукционный диск 10 выполнен из немагнитного материала, на периферии диска 10 имеетс  магнитна  вставка 11, закрепленна  в плоскости зеркала 5. При прохождении вставки 11 мимо сердечника катушки 9, в последней наводитс  ЭДС самоиндукции частота следовани  импульсов которой пр мрпропорцио.нальна угловой скорости и/г вращени  сканатора 5 (фиг. 2) . Этот сигнал прин тый за опорный, подаетс  на второй вход регистрирующей схемы 8, котора  по временной разности дТ (разности Фаз ) между опорным сигналом от катушки 9 и сигналом от приемника излучени  € определ ет уровень жидкости Н.

Врем , за которое вставка 11 совершает один оборот и в катушке 8 наводитс  импульс ЭДС самоиндукции, равно - . Зеркало 5 из положени , при котором в катушке 9 по вл етс  импульс тока, перемещаетс  на угол р,, при котором от фотоприемника 6 по вл етс  сигнал, за врем 

JL.

С)

ЬТ

e.icWi

или, с учетом выргикени  (2)

-.grciynlR ,., 4-1гг(Уа

. Соответственно уровень жидкости может быть определен из соотношени :

H Rt9Urcct;2ut). (5-;

Таким образом, по временной разности АТГ, между опорным сигналом от генератора импульсов 9 и сигналом от. фотоприемника 6 суд т об уровне жидкости, а по изменению этой разности за промежуток времени &t и об расходе жидкости.

Предлагаемый уровнемер имеет простую конструкцию и обеспечивает повышение точности измерени  тем, что отраженный от поверхности жидкости поток излучени  после центровки в дополнительной диафрагме, попадает на премник излучени  нормально к поверхндсти его чувствительного сло  незаВИСИМ9 от величины уровн  жидкости.

Claims (2)

1.Патент ФРГ 4 946090, кл. 42 е - 34, 1956.

2.Авторское свидетельства ССС I 582460, кл. .G 01 F 23/22, 1977 (прототип).