SU1108333A1 - Волоконно-оптический уровнемер - Google Patents

Abstract

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ УРОВН МБР, содержащий источник излучени  и фотоприемник, оптически св занные посредством изогнутого волоконного световода, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  непре рывности контрол , волоконный световод выполнен в форме конической спирали , радиус кривизны витков которой плавно измен етс  от значени  м«кc()/()p о значени  )/(гау деп, п - показатели преломлени  соответственно сердцевины и оболочки световода; р ,л) - радиусы световода соответственно по сердцевине и оболочке, установлен витком большего радиуса а нижней границе контролируемого иапазона.

Description

Изобретение относитс  к измерительной техиике и может быть исполь зовано дл  измерени  уровн  жидкост в емкост х. Известны уровнемеры, содержащие изогнутый световод, источник и приемник излучени . При погружении све товода в жидкость мен етс  его свет пропускание i. Недостатками данного устройства  вл ютс  низка  точность и наличие одного оптического канала. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее изогнутый све товод, приемный световод, источник излучени  и фотоприемник. При погру жении изогнутого световода в жидкост излучение на участке изгиба выходит из световода а жидкость, где перехва тываетс  приемным световодом, по которому проходит к фотоприемнику 2 Недостатком известного устройства  вл етс  ограниченность его функциональных возможностей, так как оно мо жет лишь сигнализировать о переходе через границу раздела сред и без дополнительных устройств не может использоватьс  дл  непрерывного контро л  изменени  уровн . Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей, а именн создание устройства, способного непрерывно измер ть уровень и его изменение в контролируемом резервуаре. Указанна  цель достигаетс  тем,чт в волоконно-оптическом уровнемере, содержащем источник излучени  и фото приемник, оптически св занные посред ством изогнутого волоконного светово да, последний выполнен в форме конической спирали, радиус кривизны витков которой плавно измен етс  от зна чени  RMO.KC(()f ДО значени  RMHH ()/(V)J. где п, п - показатели преломлени  соответственно сердцевины и оболочки световода; р , л) - радиусы сердцевины и полностью световода вместе с оболочкой, и установлен витком большего радиуса -на нижней границе контролируемого диапазона. При изгибе световода с радиусом мокс только мала  часть лучей, распростран ющихс  по световоду,выходит в оболочку. При уменьшении радиуса витков больша  часть лучей выходит в оболочку. При достижении радиусом изгиба значени  RM«H в оболочке; имее с  наибольша  часть излучени  из воз можного. Таким образом, при плавном уменьшении радиуса изгиба световода непрерывно измен етс  мощность излучени , распростран емого по оболочке световода. При постепенном погружении световода в форме конической спирали из-за нарушени  условий полного внутреннего отражени  все больша  часть излучени  выходит из оболочки в жидкость и, следовательно, интенсивность потока излучени  на выходе световода плавно уменьшаетс  в соответствии с глубиной погружени  витков спирали. На чертеже представлена схема предложенного уровнемера, один из вариантов . Устройство содержит источник излучени  1 и фотоприемник 2, оптически св занные посредством волоконного световода 3, изогнутого в форме конической спирали 4. Свет от источника 1 вводитс  в торец волокна со стороны витка наибольшего радиуса спирали 4. Световод может быть намотан на каркас соответствующей конфигурации { на чертеже не показан К Работа уровнемера происходит следующим образом. Излучение источника 1 поступает через входной торец световода 3 и распростран етс  преимущественно по сердцевине световода (дл  лучей в световоде выполн етс  условие полного внутреннего отражени  ). На изогнутом в форме конической спирали 4 участке световода 3, радиус витков которой плавно измен етс  в пределах .до ® бс1льша  часть светового излучени  выходит из сердцевины в оболочку. До погружени  спирали 4 в жидкость свет, пройд  изгибы ее витков, поступает на фотоприемник 2, сигнал на выходе которого имеет некоторую начальную величину. Выход света в оболочку световода и распространение по ней объ сн етс - тем, что воздух и оболочка световода образуют также световод с более высокой числовой апертурой, чем числова  апертура собственно световода (сердцевина-оболочка ). Светопропускание более высокоапертурных световодов слабее зависит от радиуса изгиба световода , чем в случае низкотемпературных световодов. При постепенном погружении спирали 4 в жидкость (все происходит аналогично и при выходе спирали из жидкости , только в обратной последовательности ) все больша  ее часть, начина  с витков наибольшего радиуса, постепенно оказываетс  в жидкости, показатель преломлени  которой должен быть равен или больше показател  преломлени  оболочки. При этом все больша  часть лучей выходит из оболочки в жидкость, а соответственно плавно уменымаетс  интенсиврюсть излучени .

31108333

прошедшего по световоду J к фотопри- Дл  контрол  изменени  уровн  в больемнику 2,ших резервуарах целесообразно устанавПредложенное устройство по сравне- меров так,чтобы виток с наибольшим ранию с прототипом позвол ет непрерыв- диусом одного находилс  на одном уровне но контролировать уровень,5 с витком наименьшего радиуса другого.

ливать несколько предложенных уравне

Claims (1)

1. ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР, содержащий источник излучения и фотоприемник, оптически связанные посредством изогнутого волоконного световода, отличающийся тем, что, с целью обеспечения непре рывности контроля, волоконный световод выполнен в форме конической спирали, радиус кривизны витков которой плавно изменяется от значения ^RM«KC ^П2)] f до значения гдеп.,, п₂ · показатели преломления соответственно сердцевины и оболочки световода;

   р ,4 - радиусы световода соответственно по сердцевине и оболочке, и установлен витком большего радиуса на нижней границе контролируемого диапазона.

   ро со СО со