Световодный датчик уровня
Использование: изобретение позволяет повысить чувствительность и точность при измерении уровня жидких сред вразличных - 2 . , технологических 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. / ... .
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСЙАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4900385/10 (22) 08.01.90 (46} 23.02.93. Бюл. М 7 (71) Винницкий политехнический институт (72) H.Ï.Áàéäà, С.М.Довгалец, C,В.Адаменко и В.Ф.Герасимов (56) Авторское свидетельство СССР% 1536212, кл. G 01 F 23/22, 1990, (54) СВЕТОВОДНЫЙ ДАТЧИК УРОВНЯ (57) Использование: изобретение позволяет повысить чувствительность и точность при измерении уровня жидких сред вразличных „„ЯЦ„„1796916 А1 2 технологических 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 обраб 9, позволяющий по мощности w3лучения на различных длинах волн определить уровень жидкости с учетом влияния ее показателя преломления. 1 ил. 1796916 Изобретение относится к измеритель, ной технике и может быть использовано для измерения уровня жидких сред. Известен датчик уровня, содержащий вертикально расположенный в контролируемой жидкости световод из оптически прозрачного материала, у которого коэффициент преломления больше, чем у контролируемой жидкости, .источник излучения, фотоприемник, устройство вводя и вывода излучения и индикации, Принцип действия .датчика основан на нарушении полного внутреннего отражения излучения в световоде. Известно устройство для измерения уровня жидкости,:содержащее источник излучения, поляризатор, оптический волновод, разделительную призму, два анализатора, два фотоприемника, два усилителя, арифметический блок и измерительный прибор. Изменение формы и степени поляризации излучения при контакте световада с. жидкостью позволяет по интенсивностям двух ортогонально-поляризованных составляющих на выходе световода определять .уровень с учетом влияния показателя преломления жидкости. Наиболее блйзким. по технической сущности является измерительнйй преобразователь уровня жидкости, содержащий источник направленного излучения, световод, на поверхности которого имеется пленка, полученная в результате полировки, фотоприемник и блок индикации. Благодаря пленке на поверхности светавода интенсивность излучения на выходном торце световода увеличивается с увеличением уровня жидкости, Недостатками данного устройства являются низкая чувствительность, связанная с тем, что в результате полировки образуется пленка с непрогноэируемый параметрами, и низкая точность, связанная с тем, что на результаты измерений влияет показатель преломления жидкости; который может меняться в зависимости от внешних воздействий (например, температуры). Цель изобретения — повышение чувствительности и точности преобразователя, Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее источник излучения, блок ввода излучения, световод с пленкой на его поверхности, блок- ввода излучения, фотоприемник и блок индикации, введены диспергирующая призма, второй фатоприемник, блок обработки, причем источник излучения является немонахрома. гическим, а пленка на поверхности световада выполнена интегpBRbHOA с толщиной Ь и показателем преломления rp, выбираемыми из условия: где k= 2 л/А — волновое число; д1 — показатель преломления материала световода; 10 p<,pz, jb — постоянные распространения нулевой моды световода, пленки и моды при отсечке соответственно.. Существенным 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 немонохраматического 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 световада 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 6 симметричным волноводом, в котором су- вода менее прозрачен, чем пленки и жидкоществует 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- 5 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, рэспростра- регистрировать интенсивность на длинах няющаяся в интегральной пленке и снаружи . 10 волн ib и А1, где ib — длина волны, на световода. и мощность излучения на дан- которой возбуждается мода пленки, а л2ных длинах существенно зависит от свойств длина волны, при которой возбуждение йепленки и окружающей среды, Для излуче- возможно. Электрические сигналы с фотония с меньшими длинами волн условий для 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 посветоводэ 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,Довгалец Редактор M.Кузнецова Техред M,Mîðãåíòàë . Корректор С,Юско Заказ 644 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН Г СССР 113035. Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Формула изобретения Световодный датчик уровня, содержащий источник излучения, выход которого оптически связан через блок ввода излучения 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, отличающийся 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; еТороА 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 ! 1 — з tg(kb(- цР j ) Й:- — 2 р 2 где k= 2л/Л - волновое число; rj1- показатель преломления световода . j3>, jh, фз — постоянные распространения нулевой моды световода пленки и моды при отсечке соответственно, 
