SU1485080A1

SU1485080A1 - Device for measuring continuity of fluid flow

Info

Publication number: SU1485080A1
Application number: SU874257536A
Authority: SU
Inventors: Aleksandr I Kozlov
Original assignee: Kozlov Aleksandr
Priority date: 1987-06-05
Filing date: 1987-06-05
Publication date: 1989-06-07

Description

Изобретение относится к измерительной технике и приборостроению и может быть использовано в различных отраслях промышленности для измерения сплошности потока жидкости. Цель изобретения — повышение точности измерений. Устройство содержит источники излучения, оптически связанные через волоконно-оптические световоды с фотоприемниками, регистрирующую систему, направляющую с последовательно установленными на ней п элементами-модуляторами. При этом поверхность каждого из п независимых элементов-модуляторов выполнена в виде поверхности вращения дуги логарифмической спирали относительно оси, лежащей в плоскости этой спирали и проходящей через ее полюс, а часть элементамодулятора, в которой распротраняются отраженные лучи, выполнена в виде фокона. Световой поток от излучателей подводится к элементу-модулятору с помощью волоконнооптических световодов. В случае отсутствия в. потоке жидкости газовых пузырьков нарушается полное внутреннее отражение. При появлении в потоке жидкости пузырька (пузырьков) и столкновении его с поверхностью элемента-модулятора световой поток испытывает изменение внутреннего отражения. При этом регистрирующая система отображает информацию о количестве газовых пузырьков в потоке жидкости, их размерах, возможных фазовых состояниях исследуемой жидкости. 2 ил.The invention relates to measuring equipment and instrumentation and can be used in various industries for measuring the continuity of fluid flow. The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurements. The device contains radiation sources that are optically coupled through fiber-optic fibers with photodetectors, a recording system, a guide with successively installed on it n modulator elements. The surface of each of the p independent elements-modulators is made in the form of the surface of rotation of the arc of a logarithmic spiral relative to the axis lying in the plane of this spiral and passing through its pole, and a part of the modulator elements in which the reflected rays propagate are made in the form of a focon. The light flux from the emitters is supplied to the element-modulator using fiber-optic light guides. In the absence of c. the liquid flow of gas bubbles disrupts the total internal reflection. When a bubble (bubbles) appears in the fluid flow and it collides with the surface of the modulator element, the luminous flux undergoes a change in internal reflection. In this case, the recording system displays information about the number of gas bubbles in the fluid flow, their sizes, possible phase states of the liquid under study. 2 Il.

δδ

Изобретение относится к измерительной технике и приборостроению и может быть использовано в различных отраслях промышленности для измерения сплошности потока.The invention relates to measuring equipment and instrumentation and can be used in various industries for measuring the continuity of flow.

Целью изобретения является повышение точности измерений.The aim of the invention is to improve the accuracy of measurements.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 — элемент-модулятор.FIG. 1 shows a diagram of the device; in fig. 2 - modulator element.

Устройство содержит направляющую 1 (установленную в трубопроводе 2) с последовательно установленными на ней элементами-модуляторами 3, каждый из которых оптически связан посредством жгутов 4 волоконно-оптического световода с источником 5 излучения и фотоприемником 6, усилители 7, соединенные с пороговыми устройствами 8 и 9 и общим для всех усилителей суммирующим устройством 10, а также суммирующие устройства 11 и 12, соединенные с пороговыми устройствами, выходы всех суммирующих устройств соединены с индикаторными устройствами 13—15. При этом часть элемента-модулятора 3, в'которой распространяются отраженные лучи, выполнена в виде сужающегося фокона 16.The device contains a guide 1 (installed in the pipeline 2) with modulators 3 that are successively installed on it, each of which is optically connected by means of bundles 4 of a fiber-optical fiber with a radiation source 5 and a photodetector 6, amplifiers 7 connected to threshold devices 8 and 9 and common for all amplifiers summing device 10, as well as summing devices 11 and 12 connected to threshold devices, the outputs of all summing devices are connected to indicator devices 13-15. In this part of the element-modulator 3, in which the reflected rays propagate, is made in the form of a tapering focon 16.

При использовании точечных источников излучения в устройстве для измерения сплошности потока жидкости возникает необходимость создания такой поверхности элемента-модулятора света,на которой происходит отражение всех лучей, падающих на нее от точечного источника излучения, и концент1485080When using point sources of radiation in a device for measuring the continuity of fluid flow, it becomes necessary to create such a surface of a light modulator element, on which all rays incident on it from a point source of radiation and a concentration of 8585080 are reflected

14850801485080

рация их на фотоприемнике. Поверхность вращения дуги логарифмической спирали относительно оси, лежащей в плоскости этой спирали и проходящей через ее полюс, по условиям геометрии отраженных лучей наилучшим образом (по сравнению с плоской поверхностью) отвечает выдвинутым требованиям. Кроме того, лучи от источника излучения (который размещен в полюсе спирали), отразившиеся от поверхности вращения, не могут сфокусироваться в одну точку. Поэтому часть элемента-модулятора света, в которой распространяются отраженные лучи, служит для их фокусирования и выполнена в виде фокона.radio them on the photodetector. The surface of rotation of the arc of the logarithmic spiral relative to the axis lying in the plane of this spiral and passing through its pole, in terms of the geometry of the reflected rays in the best way (compared to a flat surface) meets the advanced requirements. In addition, the rays from the radiation source (which is located at the pole of the helix) reflected from the surface of rotation cannot focus at one point. Therefore, part of the light modulator element, in which the reflected rays propagate, serves to focus them and is made in the form of a focon.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Поток света от излучателей 5 подводится к элементам-модуляторам 3 с помощью жгутов волоконно-оптических световодов. В случае отсутствия газовых пузырьков в потоке жидкости в элементах 3 имеет место нарушение полного внутреннего отражения. При появлении пузырька (пузырьков) в потоке жидкости и столкновении его с элементом 3, световой поток испытывает изменение внутреннего отражения и, соответственно, изменяется световой поток, попадающий на фотоприемник (фотоприемники) 6. Электрические сигналы от фотоприемников 6 через усилители 7 суммируются на общем для всех фотоприемников суммирующем устройстве 10, которое соединено с индикаторным устройством 14, отображающем информацию о количестве газовых пузырьков в потоке жидкости.The flow of light from the emitters 5 is supplied to the elements of the modulators 3 using bundles of fiber optic light guides. In the absence of gas bubbles in the fluid flow in the elements 3 there is a violation of total internal reflection. When a bubble (bubbles) appears in the fluid flow and collides with element 3, the luminous flux undergoes a change in internal reflection and, accordingly, the luminous flux that falls on the photodetector (s) 6. The electrical signals from the photodetectors 6 through the amplifiers 7 are summed up on the common for all photodetectors of the summing device 10, which is connected to the indicator device 14, which displays information about the number of gas bubbles in the fluid flow.

Параллельно электрические сигналы с усилителей 7 подаются на пороговые устройства 8 и 9, где , и происходит селекция величин электрических сигналов с их последующим суммированием в устройствах 11 и 12. На соответствующих суммирующих устройствах 11, индикаторных устройствах 13 отображается информация о количестве газовых пузырьков определенных диаметров в потоке жидкости. Пороговое устройство 8 каждого фотоприемника, соединенное с суммирующим устройством 12 и соответствующим ему. индикаторным устройством 15, служит для отслеживания границы раздела двух фаз исследуемой жидкости.In parallel, the electrical signals from the amplifiers 7 are fed to the threshold devices 8 and 9, where, and the selection of the values of electrical signals and their subsequent summation in devices 11 and 12. On the corresponding summing devices 11, indicator devices 13 displays information about the number of gas bubbles of certain diameters fluid flow. The threshold device 8 of each photodetector connected to the summing device 12 and corresponding to it. indicator device 15, is used to track the boundary between the two phases of the investigated liquid.

Повышение точности измерения достигается за счет того, что на поверхности элемента-модулятора, выполненной в виде поверхности вращения дуги логарифмической спирали, происходит отражение всех лучей, падающих на нее от точечного источника излучения, и с помощью фокона концентрация их на фотоприемнике. Это позволяет повысить точность измерений на 10-15%.Improving the accuracy of measurement is achieved due to the fact that on the surface of the modulator element, made in the form of the surface of rotation of the arc of a logarithmic spiral, all the rays incident on it from a point radiation source are reflected, and using a focon, their concentration on the photodetector. This allows you to increase the measurement accuracy by 10-15%.

Claims

Claim

A device for measuring the continuity of a fluid flow containing radiation sources optically coupled through transmitting and receiving optical fiber optics with a photodetector made in the form of a ruler of n independent elements, connected to a recording system, as well as a guide installed in the fluid flow modulator elements, wherein the transmitting and receiving fiber-optic fibers contain, according to η independent from each other optical fiber bundles, the output end of each of the optical fibers The harnesses of the transmitting fiber are optically connected to the input end of one of the light-guide harnesses of the receiving fiber through one of the modulator elements, and the output end of each of the light-guide harnesses of the receiving fiber is optically connected to one of the elements of the photodetector, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, the surface of each modulator element, in contact with the liquid, is made in the form of the surface of rotation of the arc of a logarithmic spiral about an axis lying in the plane of this spiral and passing its pole, the output end of the corresponding light guide bundle of the transmitting light guide is installed in the pole of the said spiral, and the output part of the modulator element is made in the form of a tapering focon, the output end of which is optically connected to the input end of the corresponding light guide fiber of the receiving optical fiber.

1485080

1

1485080