Индикатор уровня жидкости

но деааи изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР.(54) ИНДИКАТОР УРОВНЯ ЖИДКОСТИ 1Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для индикации уровня жидкости, например топлива, в авиационной, автомобильной, химической и других областях промышленности.5Известно устройство для измерения уровня жидкости в емкости, содержащее источник светового излучения, соединенный с излучающим волоконным световодом, и приемный волоконный световод, связанный с регистрирующим устройством, причем излучающий и приемный концы световодов оптически соединены с пьмощью преломляющей призмы 111.Однако в этом устройсгве свет на15 сравнительно длинном участке распрост раняется вне волоконного световоде в виде расходящего пучка, что, даже при сравнительно небольшой апертуре излучающего волоконного светодиода, приводит к большим потерям в интенсивности принимаемого вторым волоконным световодом света, Кроме того, необходима точная юстировка относительно одиндругого трех элементов конструкции:излучающего иприемного концов двухсветоводов и преломляющей призмы, чтоусложняет устройство и снижает егонадежность. Повышает сложность изготовления устройства и. необходимостьполировки призмы. Призма и поддерживающие элементы конструкции имеютбольшой вес по сравнению с весомволоконного световода, что ограничивает применение устройства, например, вавиационной промышленности. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является индикатор уровня жидкости, содержащий световод, выполненный из оптического волокна с изгибом, источник светового излучения и регистрирующее устройство, расположенные соответственно у входного и выходного концов световода, причем рабочий участок световода выполнен из оптйческого волокна без оболочки 121,(4) 3 73592Недостатком такого устройства явля-ется низкая точность измерений, обусловленная тем, что участок световода безоболочки должен иметь значительнуюпротяженность, необходимую для выхода1 яз световода большей части излучения припогружении его в. жидкость. Кроме того,надежность измерений такого индикатораневелика, так как регистрация производи тся по одному оптическому ка;налу. Кроме того, необходимость удаления оболочки с рабочего участка световода ус- ложняет изготовление устройства.Цель изобретения - повышение точности измерения;15В предлагаемом индикаторе, содержащем световод, выполненный из оптичес кого волокнас изгибом, источник све тового излучения и регистрирующее устройство, расположенные соответстВенно у 20входного й выходного концов световода,оггическое волокно имеет сердцевинуи оболочку, а изгиб выполнен по радиусу,величина которого определяется из соотношения 25и+1т) Т 1и-и УсД,о где ь - показатель преломления материала оболочки волокна;и,- показатель преломленияматериала сердцевины волокна;- радиус ободочки волокна;у - радиус сердцевины волокна,Для повышения надежности измеренияиндикатор содержит второй световод,входной конец которого расположен напротив изгиба первого световода, а выходной конец соединен с регистрирующимустройством.40Индикатор обладает высокой точностьюизмерений благодаря тому, что рабочийучасток световода, выполнейный с изгибом указанного радиуса, имеет малуюдлину, при этом выбранный радиус изгиба способствует наиболее полному выводу излучения из световода при погружении его рабочего участка в жидкость.Наличие оболочки на всем протяжении во 50лоКна упрощает изготовление индикатораи повышает его механическую прочность.Введение второго световода дополнительно повышает надежность измерениятак как индикация уровня жидкости при55этом ведется путем регистрации двухсигналов,На фиг. 1 схематически показано предлагаемое устройство, общий вид; на 64фиг, 2 - участок световода, имеющийизгиб.Устройство содержит волоконныйсветовод 1 с участком, имеющим изгиб2 радиуса Р, источник светового излучения 3 и регистрирующее устройство4, расположенные в одном оптическомканале соответственно с входным 5 ивыходным 6 участками световода, Устройство смонтировано в емкости 7 так,чтобы участок световода с изгибом 2был расположен в жидкости 8,Устройство содержит второй волоконный световод 9, входной конец 10 которого расположен в емкости 7 напротивизгиба 2 первого световода 1, а выходной конец 11 соединен с регитрирующимустройством 4, Выходные концы 6 и 11обоих световодов 1 и 9 соединены с логической схемой сравнения регистрирующего устройства 4. На фиг. 2 показанучасток световода 1, имеющий изгиб 2,причем световод выполнен в виде оптического волокна с сердцевиной 12 радиуса р и оболочкой 13 с радиусом р,Устройство работает следующим об-разом.Световое излучение от источника 3поступает.во входной конец 5 световода1 из оптического волокна и распространяется преимущественно по сердцевине12 за счет явления полного внутреннего отражения на границе сердцевина12 - оболочка 13. На участке изгиба2, радиус которого К. удовлетворяетуказанному выше соотношению, световоеизлучение выходит из сердцевины 12и распространяется по оболочке 13, непокидая ее (см. фиг. 2 а). Действительно (см. фиг. 2 а), наименьший радиусВ изгиба 2, при котором излучениеминеще не выходит из сердцевины 12 световода 1, определяется из треугольникафъци-Рь=, -(1)ччЧИ+Ргде- угол падения светового излучения равен углу полного внутреннего отражения, т.е.ц м= -б 1- показатель преломления маотериала сердцевины 12,Из равенства (2) и (1) следуетф) ф фиим (3)При величине радиуса изгибамин73892 световое излучение выходит из сердце-, вины 12 в оболочку 13. Для того чтобы оно распространялось в оболочке 13 в условиях, когда участок изгиба 2 световода 1 не погружен в жидкость 85 (т.е. окружающей средой является воздух), необходимо, чтобы радиус изгиба удовлетворял неравенствуо + (5) н -1 о (показатель преломления воздуха принят равным 1).Таким образом, при величине радиуса изгиба 2, удовлетворяющей соотношениям (4) и (5),. световое излучение на участ- и ке изгиба распространяется в оболочке 13, если этот участок не погружен в жидкость 8, и пройдя участок изгиба 2, снова частично попадает в сердцевину 12 и поступает в регистрирующее устрой- Зф ство 4. При погружении участка изгиба 2 в жидкость 8 с коэффициентом преломления, большим и , условия полного внутреннего отражения света в оболочке нарушаются и световое излучение 25 выходит в жидкость 8. При этом интенсивность. излучения, поступающего из световода 1 в регистрирующее устройство 4, резко уменьшается. Тем самым осуществляется индикация уровня жидкос ти и емкости.Устройство содержит второй световод 9. Световое излучение, покинувшее оболочку 13 при погружении участка изгиба 2 световода 1 в жидкость 8, час- з 5 тичи 1 попадает во входной конец 10 световода 9 и поступает в регистрирукмцее устройство 4. В этом случае сигнал на выходе регистрирующего устройства 4 появляется тогда, когда излучение на 40 6, 6вход этого устройства поступает из световода 9, а интенсивность излучения на выходе световода 1 незначительна. формула изобретения 1. Индикатор уровня жидкости, содержащий световод, выполненный из оптического волокна с изгибом, источник светового излучения и регистрирующееустройство, расположенные соответственно у входного и выходного концов световода, отличающи йся тем,что, с целью повьпцения точности измерения, оптическое волокно имеет сердцевину и оболочку, а изгиб выполненпорадиусу, величина которого определяетсяиз соотношенияи+и +ЙОофю -(, т-аогде и - показатель преломления материала оболочки волокна;п - показатель преломления сердцевины волокна;- радиус оболочки волокна- радиус сердцевины волокна.2. Индикатор по п. 1, о т л и -,ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения надежности измерений, онсодержит второй световод, входнойконец которого расположен напротив изгиба первого световода, а выходной конецсоединен, с регистрирующим устройством.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент франции2219403,кл. 6 01 Р 23/22, опублик. 1974.2. Патент Великобритании735926 а Составитель А. АфонинТ. Иванова Техред Я. Бирчак Корректор А. Гриценк 32 Тираж 801 ПоппиНИИПИ государственного комитета ССпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб ноеР 4/5 ент", г. Ужгород, ул Проектная П