Волоконно-оптический сигнализатор уровня жидкости

СОЮЗ СОВЕТССОЦИАЛИСТИЧРЕСПУБЛИК ХКИХ 50 66 с 01 Г 23/2 ГОСУДАРСТВЕННО ВЕДОМСТВО С.ССР (ГОСПАТЕНТ СССР ЕНТНО ЕТ ОПИС Е ИЗО ВТОР СМОЧУ) 472737/1 ЗА ри осится к контрольехнике, конкретноским сигнализатоя - повышениеализатора урорении областиение точности го тавлена общая с ского сигнализа(56) Авторское свидетельство ССй 5563 Й 0, кл. С 01 Р 23/22, 197Патент СИА Г 551627,кл. С 01 Г 23/28, 1986,Авторское свидетельство СССРН 1275220, кл, С 01 Г 23/28, 19(5 Й) ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ СИГНАЛТОР УРОВНЯ БИКОСТИ(57) Изобретение относится к из тельной технике. Цель изобретения "повышение тоцности измерения. В сигнализатор уровня жидкости, содержащийпоследовательно установленные истоцник света, передающий волоконный све"товод 2, чувствительный элемент 3,приемный волоконный световод б и .фотоприемник 7, выход которого подключен к электронному блоку 8 для фор"мирования логического сигнала,в каце" Изобретение отнно-измерительной т1к волоконно-оптичерам уровня.Цепь изобретениствительности сигнжидкости при расшиприменения и повышмерения уровняНа чертеже прерма волоконно-оптицра уровня стве источника света введен перестраиваемый по частоте квантовый генератор 1, а со сторонь 1 излучающегосветовода в чувствительный элементвведена фокусирующая светооптицескаялинза 5, фокус которой совмещен сторцом передающего световода, формирующая на выходе излуцателя параллельный световой поток, причем конструкция 1 цувствительного элементас помощью юстировоцного винта позволяет изменять расстояние между излучателем и приемником. При работе устройства в момент перехода чувстви:тельного элемента из состояния "мокрой" в состояние "сухой" или наоборотпроисходит согласование или рассогласование оптицеского канала, предварительно настроенного на определеннуюжидкость, путем изменения частотыквантового генератора. При этом засцет изменения прохождения света через зазор чувствительного элементавырабатывается логический сигнал. Волоконно-оптический сигнализатор уровня содержит в качестве источника излуцения перестраиваемый по частоте излучения оптицеский квантовый генератор 1. Световой поток по излучающему световоду 2 поступает на чувствительный элемент 3, состоящий из,.несущей конструкции Ь, на которой закреплен излучающий световод 2, фокусирующая линза 5 и приемный световод 6, Пройдя через контролируемую среду между Фокусирующей линзой 5 излучающего сиетовода 2 и приемным световодом б, световой поток поступает на Фотоприемник 7, Выходное напряже" ние фотоприемника 7 подается на первый вход схемы сравнения 8, на второй вход которой поступает напряжение от регулируемого источника опорного напряжения 9.В схеме используется квантовый генератбр;,.лазер на красителях, настройка лазера на рабочую длину волны осуществляется выбором активной среды (раствор красителя) и поворотом на определенный угол настроечной призмы. 1финцип работы сигнализатора заключается в следующем.При опорожнении бака или его заполнении, уровень жиркости в котором контролируется, в рабочем промежутке цувствительного элемента 3 происходит замена жидкой Фазы на газообразную или наоборот, При прохождении свето" вой волны церез контролируемую среду происходит уменьшение ее интенсивнос ти 1 по закону Бугера-Лемберта:1 = 1 ф ехр(-О( Й),где 1 - интенсивность световой волоны до поглощения; 301 - интенсивность световой волны после поглощения;М - коэффициент поглощения среды;д - расстояние между Фокусирую-щей линзой и приемным торцом световода.Коэффициент Ы сильно зависит отсостава среды и длины волны света,поэтому рлина волны перестраиваемогоквантового оптического генератора 1выбирается такой, чтобы происходиломинимальное ее ослабление при прохождении через жидкую Фазу и максимальное при прохождении через газообразную фазу контролируемой жидкости илигаза наддува, с помощью которого осуществляется вытеснение жидкости избака, Такой результат достигается путем выбора частоты световой волны,равной цастоте резонансного поглощения газовой фазы, Тогда при переходецувствительного элемента 3 из состояния "мокрый" в состояние "сухой" навходе фотоприемника 7 происходит знацительное изменение интенсивности света 1, цто, в свою очередь, приводитк уменьшению выходного напряженияпоследнего, уменьшение выходногонапряжения Фотоприемника 7 яызыват срабатывание схемы ср; имения 8, переводя ее из состояния логической единицы в состояние логического нуля,что соответствует переходу чувствительного элемента из состояния "мокрый" в состояние "сухой",Использование изобретения позволяет значительно расширить область применения волоконно-оптического сигнализатора уровня за счет повышениячувствительности, вследствие чегопредлагаемый сигнализатор может работать на прозрачных жидкостях с малым коэффициентом преломления пс 1,33(например, при измерении. уровня жидкого водорора п=1,1), а также в условиях действия малых сил тяжести Р ==0,01-0,1 или при работе на вязкихжипкостях, когда резко возрастает вероятность образования на торце излучающего волокна пленки или капли жидкости, приводящих к ложному срабатыванию сигнализатора,. Путем измененияперестраиваемого расстояния междуФокусируащей линзой 5 и торцем при"емного световода б можно всегда добиться, цтобы толнина остающейсяна торце капли была меньше расстояния д, находящегося в газовой ФазесигнализатораКроме того, возможность установки на торце излучающего световода 2Фокусирующей линзы 5 повышает мощность светового сигнала на торцеприемного световора б, улучшая темсамым соотношение сигнал/шум, и повышает точность измерения сигнализатора.На основе сигнализатора можно построить систему измерения окончаниякомпонента, когда выбором необхоримого расстояния между торцами излуцающего 2 и приемного 6 световодов можно задать уровень срабатывания в зависимости от процентного соотношениягазовой и жидкой Фаз так, например,такой датчик необходим для выработкисигнала остановки энергетических установок, работающих на мелкорисперсном жидком водороде, когда процентгазовой Фазы в жидкости преиынает 153.Формула изобре-ения Волоконно-оптический синализатор уровня жиркости, солерждщий последовательно установленные и ;етиески согласованные источник ; ;:, ;с рираж омите Москв Подписноепо изобретениям и открытиям при ГКН СССРЖ, Раущская наб., д, 1/5 Производств н и издатель;кий комбинат "Патент", г. од, ул, Гаг,цна, 1 5 1663900 бдающий волоконный световод, цувстви- по частоте оптического квантового гетельный элемент, приемный волоконный нератора, цувствительный элемент высветовод с лержателем и Фотоприемник, полнен с йокусируюцей оптической лин"подклюценны" к электронному блоку 5 зой и держателем, йокус линзы соямеьормирования погического сигнала,о т- щен с торцом передающего световода,л и ч а ю щ и й с я тем, цто, с це- а введенный юстировоцный винт сопрялью повышения точности, источник све- жен с держателями линзы и приемногота выполнен в виде перестрэиваемого световода,