Световодный датчик уровня

( 9) 2 5 6 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ О ляет при ных 4О( ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Винницкий политехнический инсти(56) Авторское свидетельство СССРМ 1536212, кл, О 01 Г 2 ЗПг, 1990,(54) СВЕТОВОДНЫЙ ДАТЧИК УРОВНЯ(57) Использование; изобретение позвоповысить чувствительность и точностьизмерении уровня жидких сред в различ 5 Ц, 1796916 А 1 2технологических процессах, Сущность изобретения: устройство содержит источник немонохроматического излучения 1, блок ввода излучения 2, световод 3 с нанесенной на его поверхность пленкой с параметрами, обеспечивающими распространение излучения в ней для части спектра источника, блок вывода излучения 5, диспергирующую . призму 6, два фотоприемника 7 и 8, блок обработки 9, позволяющий по мощности излучения на различных длинах волн определить уровень жидкости с учетом влияния ее показателя преломления. 1 ил.Изобретение относится к измеритель, ной технике и может быть использовано дляизмерения уровня жидких сред.Известен датчик уровня, содержащийвертикально расположенный в контролируемой жидкости световод из оптическипрозрачного материала, у которого коэффициент преломления больше, чем у контролируемой жидкости, источник излучения,фотоприемник, устройство вводя и выводаизлучения и индикации, Принцип действия.датчика основан на нарушении полноговнутреннего отражения излучения в световоде,Известно устройство для измеренияуровня жидкости,:содержащее источникизлучения, поляризатор, оптический волновод, разделительную призму, два анализатора, два фотоприемника, два усилителя,арифметический блок и измерительныйприбор. Изменение формы и степени поляризации излучения при контакте световадас. жидкостью позволяет по интенсивностямдвухортогонально-поляризованных составляющих на выходе световода определять.уровень с учетом влияния показателя прело.м-лений жидкости.Наиболее блйзким. по технической сущности является измерительнйй преобразователь уровня жидкости, содержащийисточник направленного излучения. световод, на поверхности которого имеется пленка, полученная в результате полировки,фотоприемник и блок индикации. Благодаряпленке на поверхности световода интенсивность излучения на выходном торце световода увеличивается с увеличением уровняжидкости,Недостатками данного устройства являются низкая чувствительность, связанная стем, что в результате полировки образуетсяпленка с непрогноэируемый параметрами,и низкая точность, связанная с тем, что нарезультаты измерений влияет показательпреломления жидкости; которьй может меняться в зависимости от внешних воздействий (например, температуры).Цель изобретения - повышение чувствительности и точности преобразователя,Поставленная цель достигается тем, чтов устройство, содержащее источник излучения, блок ввода излучения, световод с пленкой на его поверхности, блок вводаизлучения, фотоприемник и блок индикации, введены диспергирующая призма, второй фотоприемник, блок обработки, причемисточник излучения является немонохромагическим, а пленка на поверхности световода выполнена интегральной с толщиной Ь ипоказателем преломления тр, выбираемыми из условия:12 где к= 2 д/А - волновое число; т 1 - показатель преломления материала световода; 1 О %,Д,Ь- постоянные распространения нулевой моды световода, пленки и моды при отсечке соответственноСущественным отличием данного изобретения является использование предельного режима распространения излучения в интегральной пленке, для контроля уровня жидких сред и устранения влияния показателя преломления контролируемой жидкости за счет различного светопропускания световода на различных длинах волн. Отличительными признаками данного устройства является использование диспергирующей призмы, второго фотоприемника, блока обработки и наличие на поверхности световода интегральной пленки с заранее выбранными. параметрами,На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство,Устройство содержит источник немонохроматического излучения 1, оптически связанный с входом блока ввода излучения 1, оптически связанный с входом блока вво-. да излучения 2, выход которого оптически б связан с верхним торцом световода 3, помещенного в резервуар с контролируемой жидкостью 4, нижний торец световода 3 оптически связан с входом блока вывода излучения 5, выход которого оптически связан с .входом диспергирующей призмы 6, первый выход которой оптически связан с первым Фотоприемником 7, второй выход диспергирующей призмы связан с входом. второго фотоприемника 8, выходы которых связаны с входами блока обработки 9, выход которого связан с.входом блока индикации 10.Устройство работает следующим образом.Немонохроматическое излучение от источника 1 в блоке ввода излучения 2 формируется в параллельный пучек и вводится в световод 3 под углом, для которого с учетом преломления на входном торце условие полного внутреннего отражения на границе световод - воздух будет сохраняться и в жидкости. Показатель преломления интегральной пленки выбирается большим, чем показатель преломления световода. В этом случае интегральная пленка является не1796916 5 6симметричным волноводом, в котором су- вода менее прозрачен, чем пленки и жидко- ществует условие отсечки для основной мо- сти, и уменьшается в противоположном слуды. Параметры интегральной пленки на чае, Причем чувствительностьразлична для поверхности световода 3 выбираются таки- различных длин волн. Через блок вывода ми, что только для некоторых, более высо излучения световой поток направляется на ких, длин волн в ней может возбуждаться диспергирующую призму 6. где расщеплямода излучения при контакте световода с ется в спектр. Фотоп.риемники 7 и 8 расжидкостью. Для таких волн существенно положены таким образом, чтобы увеличивается часть мощности, распростра- регистрировать интенсивность на длинах няющаяся винтегральнойпленкеиснаружи .10 волн Х 1 и А 1, где Л 1 - длина волны, на световода, и мощность излучения на дан- которой возбуждается мода пленки, а Й- ных длинах существенно зависит от свойств длина волны, при которой возбуждение йепленки и окружающей среды, Для излуче- возможно. Электрические сигналы с фотония с меньшимидлинами волн условийдля приемников .7 и 8 подаются в блок возбуждения моды интегральной пленки в 15 обработки 9, где они усиливаются и опредеэтом случае нет и, следовательно, их мощ- ляетсяуровеньсучетом влияния показателя ность в меньшей степени зависит от свойств преломления жидкости. Электрический сигинтегральной пленки и контролируемой нал, характеризующий уровень жидкости, среды. При увеличении уровня жидкости подается в блок индикации 10.мощность излучения на выходном торце 20 . Предлагаемое устройство позволяет посветовода 3 изменяется в зависимости от выситьчувствительностьиточностьизмересветопропускания световода, пленки и жид- ний за счет устранения влияния параметров кости: увеличивается, если материал свето- жидкости на результаты измерений. Составитель С,ДовгалецРедактор М.Кузнецова Техред М,Моргентал . Корректор С,Юско Заказ 644 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН Г СССР113035. Москва, Ж. Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Ф ормула из о бр ете н ия Световодный датчик уровня, содержащий источник излучения, выход которого оптически связан через блок ввода излуче.ния с вертикально установленным световодом с пленкой на его поверхности, выходной торец которого через блок вывода излучения оптически связан с входом фотоприемника, выход которого связан с входом блока индикации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, в него введены диспергирующая приза, второй фотоприемник и блок обработки, источник излучения выполнен немонохроматическим, вход диспергирующей призмы оптически связан с выходом блока вывода излучения, первый выход диспергирующей призмы оптически связан с входом первого фотоприемника; второй выход диспергирующей призмы оптически связан с входом второго фотоприемника, выходы фотоприемников связаны с входами блока обработки, его выход - с входом блока индикации, а пленка световода . выполнена интегральной с толщиной Ь и показателем преломления ф, определяе.мыми из условия- з дрь-"у В:-2 р 2 где К= 2 лЯ "волновое число;ф- показатель преломления световода. 1, /Ь, фз - постоянные распространения нулевой моды световОда пленки и моды при отсечке соответственно,