SU1747927A1

SU1747927A1 - Liquid medium fiber-optic level transducer

Info

Publication number: SU1747927A1
Application number: SU904804640A
Authority: SU
Inventors: Леонид Георгиевич Карпов; Анатолий Иванович Ермоленко; Владимир Васильевич Жахов; Юрий Леонидович Сергеев; Юрий Федорович Скорняков; Владимир Саввич Хотимченко
Original assignee: Научно-производственное объединение "Кварц"
Priority date: 1990-03-20
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1992-07-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и предназначено дл измерени уровн жидкостей в закрытых резервуарах в широком диапазоне температур. Сущность изобретени : датчик уровн содержит источник излучени , передающее и приемное оптические волокна, приемник излучени и первичный преобразователь, выполненный в виде световода из оптически прозрачного материала, причем первичный преобразователь имеет форму конуса с вогнутой боковой поверхностью и вершиной , расположенной симметрично относительно осей передающего и приемного световодов.This invention relates to a measurement technique and is intended to measure the level of liquids in closed tanks over a wide range of temperatures. SUMMARY OF THE INVENTION: A level sensor comprises a radiation source, a transmitting and receiving optical fibers, a radiation receiver, and a primary transducer made in the form of a light guide made of an optically transparent material, the primary transducer having a cone shape with a concave side surface and a top symmetrically located with respect to the axes of the transmitting and receiving light guides.

Description

Изобретение относитс к устройствам контрол , а более конкретно к датчикам уровн жидкостей, работающим на оптическом эффекте с использованием волоконно- оптических световодов и предназначенных дл эксплуатации в различных област х народного хоз йства, науки и техники,где необходимо контролирование уровн жидкостей, в т.ч. агрессивных, в закрытых резервуарах в широком диапазоне температур .The invention relates to control devices, and more specifically to liquid level sensors operating on an optical effect using optical fiber light guides intended for operation in various fields of national economy, science and technology where it is necessary to control the level of liquids, including . aggressive, in closed tanks in a wide range of temperatures.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс волоконно-оптический датчик уровн , который содержит последовательно расположенные источник излучени , передающее оптическое волокно и приемник излучени . Передающее и приемное волокно соединены специальным с первичным преобразователем, выполненным в виде световода из оптически прозрачного материала. С целью повышени чувствительности датчика поверхность первичного преобразовател , обращенна в сторонуThe closest to the present invention is a fiber optic level sensor, which contains successively located radiation source, transmitting optical fiber and radiation receiver. The transmitting and receiving fibers are connected with a special primary transducer, made in the form of a light guide from an optically transparent material. In order to increase the sensitivity of the sensor, the surface of the primary converter is turned towards

контролируемых сред и ограниченна опер- турами волокон, выполнена в виде двух зеркально симметричных частей, кажда из которых образована вращением отрезка по гарифмической спирали вокруг оси, лежащей в плоскости волокон и проход щей через центры их торцов.controlled media and limited by the oper- ation of fibers, is made in the form of two mirror-symmetrical parts, each of which is formed by rotating a segment along a harmonic helix around an axis lying in the fiber plane and passing through the centers of their ends.

Известный датчик уровн жидких срец обладает р дом существенных недостатков: сложчый вид поверхности первичного преобразовател и в св зи с этим сложность точного и надежного воспроизводства ее профил ; ограниченна область применени ; датчик обеспечивает гарантированную точность только на несмачиваемых жидкост х; низка механическа прочность; необходимость в использовании мощного углекислого лазера дл формировани рабочей поверхности датчика.The well-known liquid slate level sensor has a number of significant drawbacks: the complex appearance of the surface of the primary converter and, therefore, the difficulty of accurate and reliable reproduction of its profile; limited scope; the sensor provides guaranteed accuracy only on non-wetted liquids; low mechanical strength; the need to use a powerful carbon dioxide laser to form the working surface of the sensor.

Цель изобретени - повышение надежности датчика.The purpose of the invention is to increase the reliability of the sensor.

Указанна цель достигаетс тем, что в волоконно-оптическом датчике уровн жидслThis goal is achieved by the fact that in a fiber-optic level sensor

XJ ЧXj h

ЮYU

костей, содержащем источник излучени , передающий волоконно-оптический световод , первичный преобразователь, выполненный в виде световода, приемный волоконно-оптический световод и приемник излучени , преобразователь выполнен в виде конуса с вогнутой боковой поверхностью и вершиной, расположенной симметрично относительно осей волоконноопти ческихсветоводов.the bones containing the radiation source, the transmitting fiber-optic light guide, the primary transducer, made in the form of a light guide, the receiving fiber-optic light guide and the radiation receiver, the transducer is made in the form of a cone with a concave side surface and apex located symmetrically with respect to the axes of the fiber optical fibers.

Така конструкци при значительном упрощении формы поверхности первичного преобразовател позвол ет сохранить высокую чувствительность датчика уровн , так как дл предлагаемой формы поверхности, заданного значени показател преломлени материала первичного преобразовател и контролируемой среды всегда существует угол падени излучени на границу раздела двух сред, равный углу полно- го внутреннего отражени Кроме того, при таком профиле поверхности и заданном значении апертур передающего и приемного световодов происходит уравнивание углов падени значительной части падающего Such a design, while greatly simplifying the shape of the surface of the primary converter, preserves the high sensitivity of the level sensor, since for the proposed surface shape, the specified value of the refractive index of the primary converter material and the controlled medium there always exists an angle of incidence of radiation on the interface between two media, equal to the angle of the total internal reflection In addition, with such a surface profile and a predetermined value of the apertures of the transmitting and receiving light guides, filing of the angles of incidence of a significant part of the falling

излучени , что вполне достаточно дл надежной работы приемника светового потока При этом стреловидный вид формы чувствительного элемента, обращенного острием в сторону контролируемой жидкости, не способствует капельным образовани м на его поверхности, что позвол ет примен ть датчик также дл контрол уровн сма- чивающих жидкостей и расшир ет диапазон контролируемых сред.radiation, which is quite enough for reliable operation of the receiver of the luminous flux. This arrow-shaped form of the sensing element, with the tip facing the controlled liquid, does not contribute to droplet formation on its surface, which allows the sensor to also be used to monitor the level of wetting liquids and expands the range of controlled media.

Claims

Fiber optic level sensor for liquid media containing a series-connected radiation source, transmitting fiber-optic light guide, primary converter, fiber-optic light guide receiving receiver and radiation receiver, characterized in that, in order to increase reliability, the converter is Yulnen in the form of a cone with a concave side surface and the top, located symmetrically with respect to the axes of fiber-optic light guides