SU735926A1 - Индикатор уровн жидкости - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  индикации уровн  жидкости, например топлива, в авиационной, автомобильной, хими 1еской и других област х промышленности .

Известно устройство дл  измерени  уровн  жидкости в емкости, содержащее источник светового излучени , соединенный с излучающим волоконным световодом , и приемный волоконный световод, св занный с рёгистриругощим устройством, причем излучающий и приемный концы световодов оптически соединены с помощью преломл ющей призмы i}.

Однако в этом устройстве свет на сравнительно длинном участке распростран етс  вне волоконного световода в виде расход щёго пучка, что, далее сравнительно небольшой апертуре излучающего волоконного cBeTOBtofla, приводит к больщим потер м в интенсивности принимаемого вторым волоконным световодом света. Кроме того, необходима

точна  юстировка относительно один другого трех элементов конструкции: излучающего и приемного концов двух световодов и преломл ющей призмы, что усложн ет устройство и снижает его надежность. Повыщает сложность изготовлени  устройства а необходимость полировки призмы. Призма и поддерживающие элементы конструкции имеют большой вес по сравнению с весом

10 волоконного световода, что ограничивает примейение устройства, например, в авиационной промьш1ленности.

Наиболее близким по технической сущ15 ности к предлагаемому  вл етсй индикаTqp уровн  жидкости, содержащий световод , вьшолненный из оптического волокна с изгибом, ИСТОЧНИК светового излучени  и регистрируквцёе устройство,

2Я расположенные соответственно у-входного и выходного концов световода, рабочий участок световода вьшолнен из сштйческого волокна без оболочки Недостатком такого устройства  вл етс  низка  точность измерений, обуслов ленна  тем, что участок световода без оболочки должен иметь значитель чую Щ)рт женность, необходимую дл  выхода ВЭ световода большей части излучени  пр погружении его в жидкость. Кроме того надежность измерений такого ивдикатора невелика, так как регистраци  производи тс  по одному оптическому кадалу. Кроме того, необходимость удалени  оболочки с рабочего участка световода усложн ет изготовление устройства. Цель изобретени  - повышение измерени . В предлагаемом индикаторе, содержащем световод, выполненный из оптического волокна с изгибом, источник светового излучени  и регистрирующее устройство , расположенные соответственно ВХОДНОГО и Выходного концов световода, с ртическое волокно имеет сердцевину и оболочку, is изгиб вьшолнен по радиусу величина которого определ етс  wa соотнс пенн  . где п - показатель преломлени  материала оболочки волокна; HO - показатель преломленийматериала сердцевинь волокна; ч.- радиус оболочки волокна; J) - радиус сердцевины волокна. Дл  повышени  надежности измерени  индикатор содержит второй световод, входной конец которого расположен напротив изгиба первого световода, а выходной конец соединен с регистрирующим устройством.,. Индикатор обладает высокой точность измерений благодар  тому, что рабочий участок световода, выполненный с изгибом указанного радиуса, имеет малую длину при этом выбранный радиус изгиба способствует наиболее полному выводу излучени  из световода при-погружении его рабочего участка в жидкость. Наличие оболочки на всем прот жении во лок:на упрощает изготовление индикатора и повышает его механическую прочность Введение второго световода дополкмтельно повьииает надежность измерени  так как индикаци  уровн  жидкости при этом ведётс  путем регистрации двух сигналов, На фиг. 1 схематически показано пре лагаемое устройство, общий вид; на

735926 фиг. 2 - участок свеаювода, имеющий изгиб. Устройство содержит волоконный световод 1 с участком, имеющим изгиб 2 радиуса R, источник светового излучени  3 и регистрирующее устройство 4, расположенные в одном оптическом канале соответственно с входным 5 и выходным 6 участками световода. Устройство смонтировано в емкости 7 так, чтобы участ9к световода с изгибом 2 был расположен в жидкости 8. Устройство содержит второй волоконный световод 9, входной конец 1О которого расположен в емкости 7. напротив изгиба 2 первого световода 1, а выходной конец 11 соединен с регитрирующим устройством 4. Выходные концы 6 и 11 обоих световодов 1 и 9 соединены с логической схемой сравнени  регистрирующего устройства 4. На фиг. 2 показан участок световода 1, имеющий изгиб 2 причем световод выполнен в виде оптического волокна с сердцевиной 12 радиуса р и оболочкой 13 с радиусом v . Устройство работает следующим образОм . Световое излучение от источника 3 поступает во входной конец 5 световода 1 из оптического волокна и распростран етс  преимущественно по сердг евине 12 за счет  влени  полного внутреннего отражени  на границе сердцевина 12 - Оболочка 13. На участке изгиба 2, радиус которого R. удовлетвор ет указанному выше соотношению, световое излучение выходит из сердцевины 12 и распростран етс  цо оболочке 13, не покида  ее (см. фиг. 2 а). Действительно (см. фиг. 2а), наименьший радиус R.,.изгиба 2, при котором излучение ИН.. еще не выходит из сердцевины 12 световода 1, определ етс  из треугольника ., i «-«-/ : :, --R-; . 1) Где ц - угол падени  светового излучени  равен углу полного внутреннего отражени , т.е. М , (2) где « - показатель преломлени  мате-/риала оболочки 13, Пд - показатель преломлени  материала сердцевины 12. Из равенства (2) и (1) следует -п. о 1 При величине радиуса изгиба

световое излучение выходит из сердцевины 12 в оболочку 13. Дл  того чтобы оно распростран лось в оболочке 13 в услови х, когда участок изгиба 2 световода 1 не погружен в жидкость 8 ( т.е. окружающей средой  вл етс  воздух ), необходимо, чтобы радиус изгиба удовлетвс з л неравенству

jr,i(5)

R

(показатель преломлени  воздуха прин т равным l).

Таким образом, при величине радиуса изгиба 2, удовлетвор ющей соотношени м (4) и С 5), световое излучение на участке изгиба распростран етс  в оболочке 13, если этот участок не погружен в жидкость 8, и пройд  участок из11иба 2, снова частично попадает ё сердцевину 12 и поступает в регистрирующее устройство 4. При погружении участка изгиба 2 в жидкость 8 с коэффициентом преломлени , большим , услови  полного внутреннегЧэ отражени  света в оболочке нарушаютс  и световое излучение выходит в жидкость 8. При этом интенсивность излучений, поступающего из световода 1 в регистрирующее устройство 4, резко уменьшаетс . Тем самым осуществл етс  индикаци  уровн  жидкое ти в емкости.

Устройство содержит второй световод 9. Световое излучение, поюннувшее оболочку 13 при погружении участка изгиба 2 световода 1 в жидкость 8, частичн попадает во входной конец 1О световода 9 и поступает в регистрирующее устройство 4. В этом случае сигнал на выходе регистрирующего устройства 4 .по вл етс  тогда, когда излучение на

вход этого устройства поступает из световода 9, а интенсивность излучени  на выходе световода 1 незначительна.

Claims (2)

1. Индикатс уровн  жидкости, содержащий световод, вьшолненный из оптического волокна с.изгибом, источник светового излучени  и регистрирующее устройство, расположенные соответственно у входного и выходного концов светс ода , отличающийс  /тем, что, с целью повьпиени  точности измерени , оптическое волокно имеет сердцевину и оболочку, а изгиб выполне по радиусу, величЕща которого определ етс  из соотнснпени 

о-.

где Y. - показатель преломлени  материала оболочки волокна; tijj- показатель преломлени  серд певины волсжна; Y - радиус оболочки волокне р - радиус сердцевины волокна. 2. ИвДикат ч по п. 1, о т л и -. ii а ющий с   тем, что, с целью повьппени  надежности измерений, он содержит световод, входной койец расположен напротив иэtTi6a первого световода, а выходной кон соединен, с регистрирующим устройством

|Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Патент Франции № 2219403, кл. GI О1 F 23/22, опублик. 1974.

2.Патент Ведик обритании

N9 1463810, кл. Q 1 Н, опублик. О9.О2.1977 (прототип).