SU1500841A1 - Уровнемер - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при измерении уровн  жидких сред. Поплавковый узел с двум  роликами 9,10 при перемещении вместе с границей жидкости обеспечивает перегиб волоконного световода 1. Верхний конец световода согласован с выходом измерител  рассто ни  2. Подбором показателей преломлени  световода и его оболочки, а также радиусов и взаимного расположени  роликов добиваютс  такого положени , в котором луч света от дальномера входит в оболочку световода на участке его перегиба. Наружна  поверхность оболочки снабжена светорассеивающими элементами, обуславливающими отражение света в обратном направлении к измерителю рассто ни . В качестве измерител  рассто ни  используетс  оптический фазовый дальномер. 2 ил.

Description

СД

//

fj

/

00 4

315

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при измерении уровн  жидкости

Цель изобретени  - исключение вли   и  переменных свойств жидкости на точность измерений.

На фиг„1 представлена схема уровнемера; на фиг, 2 - ги.бкий преобразователь перемещени .

Уровнемер содержит волоконный световод 1, измеритель рассто ни  2, который состоит из оптического фазового дальномера 3, светоделительной пластины 4, зеркала 5 и оптического согласующего элемента 6, поплавок 7 и св занное с ним устройство изгиба волокна 8, выполненное на роликах 9 и 10, направл ющие поплавка П, нижнее крепление 12, верхнее крепле ние 13 световода.

Волоконный световод 1 состоит из сердцевины 14 с показателем п,, оболочки 5 с показателем преломлени  п, оболочки 16 с показателем пре- ломлени  п и второго сло  оболочки 17, содержащей светоотражательные примеси 18, защитной оболочки.

Нижний конец световода сопр жен с моделью абсолютно черного тела 20, котора  состоит и прозрачного тела 21, тлеющего светопоглащающее покрытие 22, Модель абсолютно черного тела 20 соединена с торцом световода 1 .

На поверхности жидкости, уровень которой измер ют, находитс  поплавок 7 При изменении уровн  жидкости поплавок 7 перемещаетс  вдоль направл ющих щтаиг 11. Между направл ю.щими штангами 1 1 , параллельно m-i нат нут волоконный световод-1, устройство уплотнени  13 которого сверху емкости зажато фланцами.

Поплавок 7 имеет три отверсти : ; два крайних дл  прохода направл ющих

11и одно центральное дл  волоконного световода 1. На поплавке установлено устройство изгиба 8 волоконного световода 1,

Нижний конец волоконного световода 1 с помощью устройства креплени 

12соединен с нат гивающей пружиной. Торец нижнего конца световода 1 ,

отполирован и соединен с прозрачным телом 21 модели абсолютно черног о тела 20. Коэффициент преломлени  прозрачного тела 2 Г равен коэффициенту преломлени  сердцевины 14 оптическо

-

10

5 0

5

30 25

0

0

5

14

го волокна. Прозрачное тело 21 покрыто светопоглощающим покрытием 22. Благодар  этому интенсивность отра-, женного от торца световода светового потока минимальна и не вли ет на процесс измерени . В качестве светопогг лощающего покрыти  22 может быть использована тонка  пленка ириди .

Показатель преломлени  оболочки 15 участка волоконного световода 1, используемого в качестве линии св зи между емкостью с жидкостью и измерителем уровн  2, имеет значение п,. Показатель преломлени  серДцевины 14- п,. При этом П2 -in. На участке волоконного световода 1, наход щегос  в емкости с жидкостью у сердцевины 14 имеетс  два сло  светопроницаемой оболочки 6 и 17. Показатель преломлени  оболочки 16 - п, выбран близким к показателю преломлени  п. сердцеви№1 14, При этом ,. Этим достигаетс  повышение чувствительности оптического волокна к изгибам . Чем ближе показатель преломлени  Пд оболочки 16 к показателю преломлени  п сердцевины 14, тем при большем радиусе изгиба волоконногЬ световода 1 световой поток из сердцевины I4 выходит в оболочку 16.

Оболочка 17 изготовлена из того же материала, что и оболочка 16, имеет такой же показатель преломлени  iij и содержит светоотражающие включени , в качестве которых использованы частицы флурресцентного вещества , например фосфора.

Светоотражающими включени ми могут  вл тьс  также чаетицы алюмини  -. или серебра.

Волоконный световод 1 имеет также эластичную защитную светопроницаемую оболочку 19, котора  защищает его от механических повреждений.

Уровнемер работает следующим образом .

Световой поток от измерител  2 уровн  направл етс  в сердцевину 14 волоконного световода5,в который он распростран етс  до места изгиба роликами 9 и 10 поплавка 7. В изогнутом месте световой поток (частично или весь) выходит из сердцевины в оболочку 16 и достигает отражающих частиц в оболочке 17. Часть отраженного в оболочке 17 светового потока по тому же пути возвращаетс  в сердг, цавину 14 и распростран етс  в обратном направлении к измерителю уровн  2. Благодар  тому, что оболочка 17 содержит специально введенные эффективно отражающие свет частицы, интенсивность светового потока отраженного в месте изгиба и приход щего к измерителю уровн  2 оказываетс  больше интенсивности световых потоков отраженных от различных неоднородно стей, неизбежно имеющихс  в волоконном световоде 1. Поэтому неод нородности оптического волокна не оказывают вли ни  на процесс измере- .ни  уровн .

Диаметр мерддевины 14 волоконного световода 1 имеет величину, равную диаметру сердцевин одномодовых оптических волокон. Это исключает

отражение светового потока проход ще- 20 с оптическим входом. При этом волого внутри сердцевины 14, от ее поверхности на ровных (не изогнутых) участках волоконного световода 1.

Измеритель уровн  2 выполнен в виде измерител  рассто ни  проходимого светом.

Уровень жидкости определ ют. , по формуле

1

конньш световод 1 подключаетс  не-, посредственно к входу дальномера че рез оптическое согласующее устройст во 6. Светоделительна  пластина 4 25 и зеркало 5 в этом случае не исполь зуетс  .

зоб

Формула

и

р е т ё н и

Уровнемер, содержащий вертикальные направл ющие в сосуде с жидкостью , поплавковый узел с двум  роликами , между которыми размещен гибки элемент преобразовател  перемещани  поплавка, верхний и нижний концы ко торого закреплены в крышке и днище сосуда соответственно, и измеритель длины участков гибкого элемента, отличающийс  тем, что, с целью исключени  вли ни  переменн свойств жи;ткости на точность измере ний в нем, гибкий преобразователь п ремещени  поплавка выполнен в вщге волоконного световода с оболочкой, на внешней поверхности которой нане сено светорассеивающее покрытие, из меритель длины участков гибкого эле мента выполнен в виде оптического фазового дальноме ра, согласованного с верхним концом волоконного светов да, а нижний конец световода сопр жен с поглотителем света.

где К - посто нньш коэффициент равный полной длине волоконного световода 1;

1 - измеренное рассто ние, проходимое светом от измерител  уровн  2 до места изгиба волоконного световода 1 и обра тно.

Световой поток с выхода оптического фазового дсльномера 3 направлен на светоделительную пластину 4. Эта пластина 4 выполнена таким образом, что световой поток от фазового дальномера 3, проходит через нее на оптический согласующий элемент 6. А световой поток от согласующего элемента 6 отражаетс  от светоделительной пластины 4 на зеркало 5.

Световой поток, идущий с выхода фазового дальномера через светоделиг тельную пластину 4 оптическим согласующим элементом 6 направл етс  в сердцевину. 14 волоконногр световода 1. Отраженный от места изгиба волоконного световода 1 световой поток оптическим согласующим элементом 6 направл етс  на светоделительную пласг тину 4. Отража сь от нее и зеркала 5 световой поток, отраженный от места изгиба, проходит на вход оптического фазового дальномера 3, которьш измер ет путь, пройденньш светом по волоконному световоду 1 до точки отражени  в месте изгиба волоконного световода 1, роликами 9 и 10 и обратно,

Б уровнемере может быть использован оптический фазовый дальномер 3, у которого оптический выход совмещен

конньш световод 1 подключаетс  не-, посредственно к входу дальномера через оптическое согласующее устройство 6. Светоделительна  пластина 4 5 и зеркало 5 в этом случае не используетс  .

зоб

Формула

и

р е т ё н и  

Уровнемер, содержащий вертикальные направл ющие в сосуде с жидкостью , поплавковый узел с двум  роликами , между которыми размещен гибкий элемент преобразовател  перемещани  поплавка, верхний и нижний концы которого закреплены в крышке и днище сосуда соответственно, и измеритель длины участков гибкого элемента, отличающийс  тем, что, с целью исключени  вли ни  переменных свойств жи;ткости на точность измерений в нем, гибкий преобразователь перемещени  поплавка выполнен в вщге волоконного световода с оболочкой, на внешней поверхности которой нанесено светорассеивающее покрытие, измеритель длины участков гибкого элемента выполнен в виде оптического фазового дальноме ра, согласованного с верхним концом волоконного световода , а нижний конец световода сопр жен с поглотителем света.

(рие.г

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Уровнемер, содержащий вертикаль30 ные направляющие в сосуде с жидкостью, поплавковый узел с двумя роликами, между которыми размещен гибкий элемент преобразователя перемещения поплавка, верхний и нижний концы ко35 торого закреплены в крышке и днище сосуда соответственно, и измеритель длины участков гибкого элемента, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния переменных 40 свойств жидкости на точность измерений в нем, гибкий преобразователь перемещения поплавка выполнен в виде волоконного световода с оболочкой, на внешней поверхности которой нане45 сено светорассеивающее покрытие, измеритель длины участков гибкого элемента выполнен в виде оптического фазового дальномера, согласованного с верхним концом волоконного светово50 да, а нижний конец световода сопряжен с поглотителем света.