Оптико-электронный уровнемер

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ пц 667816 Союз Советских Социалистических РеслубликК АВТОРСКОМУ СВИДВТЕЛЬСТВУ Дополнительное к авт. свид-ву -601 Г 2 75 (21) явки-) Заявлено 15,0 590 18-10 присоединением з 3) Приоритет -Гасудерстееииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий. А. Шишлов и Э. Д. Панков Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский гидрологический институт) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ УРОВНЕМЕР 2 Изобретение относится к области гидрологического приборостроения, в частности, к уровнемерам, предназначенным для бесконтактного определения уровня водной поверхности в задемпфированных колодцах, уровней расплавленной стекломассы, различных агрессивных жидкостей, жидкости в атомных реакторах и т, п.Известно устройство, содержащее дваисточника модулированного излучеНия, два прожектора, два световых пучка, светочувствительную головку и решающий блок 1,Недостатками этого уровнемера являются ограниченный диапазон измерений перепадов контролируемого уровня, низкие чувствительность и точность.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является уровнемер, содержащий прожектор с двумя источниками "- модулированного оптического излучения,фотоприемную головку, а также электронные фазочувствительное и сигнализирующее устройства 21.Недостатками этого устройства являютсяего невысокие чувствительность и точность в измеряемом диапазоне перепадов уровней,Целью изобретения является повышение чувствительности и точности путем создания резко выраженной равносигнальной зоны.Это достигается тем, что в предлагаемомуровнемере прожектор установлен неподвижно и снабжен прямоугольной призмой, у боковых граней которой размещены источники модулированного оптического излучения, например светодиоды, излучающие с одинаковой частотой, но с фазой модуляции, сдвинутой на 180, а ребро при вершине призмы расположено,в фокальной плоскости объектива прожектора и перпендикулярно его оптической оси.На чертеже представлена схема предложенного оптико-электронного уровнемера.5 Устройство состоит из неподвижного прожектора 1, включающего в себя два источника света (светодиода) 2, разделительную прямоугольную призму 3 и объектив 4; блока питания 5; фотоприемной головки 6, включающей в себя объектив 7 и помещенный в его фокальной плоскости фотоэлемент 8; ходового винта 9, по которому перемещается фотоприемная головка На каретке; электронного фазочувствительного устройства, состо"ящего нз усилителя напряжения 10, фазового дискриминатора 11 и усиАителя мощности 12; реверсивного двигателя 13, осущест"вляющего вращение ходового вийта, и датчика положения каретки с фотоприемной головкой 14.Устройство работает следующим образом, Пучок лучей, испускаемый прожектором1 и отраженный от поверхности жидкости,"четго разграничен по оси на расстоянии, перекрывающем диапазон работы уровнеме ра, плоскостью раздела, проходящей черезребро прямого угла разделительной призмы 3, на две зоны с фазой модуляции, сдвинутой на 180. Это происходит благодаря тому, что светодиоды 2, режим свечейия которых определяется блоком питания 5, излучают с одинаковой частотой, но с фазой модуляции, сдвинутой на 180, "йрйчем "излучение от каждого светодиода 2 попадает в объектив 4 после отражения отсоответствующей грани разделительной призмы 3,В исходном положении, когда световой -"Ъ 7 чбГотрайается от йоверхйости "жйдкости,находяшейся на уровне А, йлоскость"раздела совпадает с осью фотоприемной головки 6, "- -в результате чего на фотоэлемент 8 попадаетодинаковое количество энергии обеих фаз, и поступающий с фотоэлемента сигнал имеет постоянную величину.В этом случае электронное фазочувствительное устройство не выдает управляющего сигнала на реверсивный двигатель 13, и каретка с фотоприемной головкой 6 остается нейодвижной. При подъеме жидкости до уровня АилиЦпонижении до уровня А происходит параллельное смещение оси отраженного от поверхности жидкости светового пучка и соответственное смешение плоскости раздела с оси фотоприемной головки. В резйтате этого в течение одного полупериода на фотоэлемент 8 попадает преимушествейно количество энергии одной из фаз и с фотоэлемен-та выходит непосредственно разностный сигнал, поступающий в электронное фазочувствиФельное устройство. В электронном фазочувствительном устройстве сигнал вНачале идет на вход усилителя напряжения 10; а затем - в фазовый дискриминатор 11, в который, кроме того, поступает, опорный сигнал с блока питания 5, соответствующий фазе модуляции одного из светодиодов 2,Фазовый дискриминатор 11 преобразуетпеременное напряжение переменной фазыв постоянное напряжение переменной полярности, то есть определяется знак смещенияоси отраженного от поверхности жидкостисветовъгопучка и;следовательно, уровняжидкости.Далее сигнал поступает в усилитель мощности 12, а затем на реверсивный электродвигатель 13, который врашает ходовойвинт 9, перемещая каретку с фотоприемной10 головкой в соответствии со знаком смешенияуровня жидкости до тех пор, пока ось фотоприемной головки не совпадет с плоскостьюраздела отраженного от поверхности жидкости светового пучка. Так как перемешение15каретки с фотоприемной головкой линейнозависит от изменения положения уровня- жидкости;"шкала датчика положения каретки 14 отградуирована таким образом, чтопроисходит непосредственная регистрацияэтого смещения,20 Использованный принцип формирования" еветового пучка по равносигнальной зоне"позволяетрегистрировать изменение положения уровня с точностью + 0,2 мм,Формула изобретенияОптико-электронный уровнемер, содержаший прожектор с двумя источниками модулированного оптического излучения, фотоне приемную"головку, а также электронные фа"- зочувствительное и сигнализируюшее устройства, отличающийся тем, что, с целью повйшения чувствительности и точности путем создания резко выраженной равносигнальной зоны, прожектор установлен неподвижно и снабжен прямоугольной призмой, у боковых граней которой размещены истбчники модулированного оптического излу" чения, например светодиоды, излучающиес одинаковой частотой, но с фазой модуля-ции, сдвинутой на 180, а ребро при вершинепризмы расположено в фокальной плоскости объектива прожектора и перпендикулярно его оптической оси.Источйики информации, принятые во вни"мание при экспертизе1. Патент ГЛР52828, кл, 42 е 34,опубл. 1966.2, Патент Франции1321540, кл. 6 01 Г,опубл. 1963.667816 г комитета и откр ыти шская наб. од, ул. ПСоставитель О.Техред О. ЛуговаяТираж 865Государственногоелам изобретенийсква, Ж - ,35, РауПатент, г. Ужгор илкинКорр Поди тор А Гриценк