Сигнализатор кипения жидкости

 

Сущность изобретения: чувствительный элемент в виде волоконного световода одним из концов оптически соединен с источником света, а другим концом - с фотодетектором, подключенным к блоку индикации. Световод изогнут по дуге радиусом R, выбранным из условия R^п_кр < R < R^ж_кр , где R^;_кр , R^g_кр критический радиус изгиба световода, окруженного соответственно жидкой или паровой средой. 1 ил.

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для контроля точки кипения жидкости при проведении различных технологических процессов.

Известен сигнализатор кипения жидкости, содержащий резервуар с жидкостью, находящейся в термодинамическом равновесии с ее насыщенными парами, снабженный электроконтактами [1].

Недостатком этого сигнализатора является его пожароопасность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сигнализатор кипения жидкости, содержащий термосопротивление, включенное в цепь источника питания и погруженное в жидкость [2].

Кипение последней приводит к изменению условий теплообмена термосопротивления с окружающей средой и, как результат, к модуляции его сопротивления. Переменная составляющая сигнала отделяется от постоянной и регистрируется детектором.

Недостатком известного устройства является его пожароопасность при контроле легковоспламеняющихся жидкостей.

Цель изобретения - повышение эффективности за счет обеспечения возможности контроля легковоспламеняющихся жидкостей.

Цель достигается тем, что в известное устройство введены источник света и фотодетектор, а чувствительный элемент выполнен в виде волоконного световода, изогнутого по дуге радиусом R, выбранным из условия R_кр^п < R < R_кр^ж, где R_кр^ж, R_кр^п - критический радиус изгиба световода, окруженного соответственно жидкой или паровой средой, и одним из своих концов оптически соединенного с источником света, а другим концом - с фотодетектором, подключенным к блоку индикации.

Критический радиус изгиба оптического волокна определяют как наибольший радиус, при котором свет через световод не проходит, рассеиваясь практически полностью на участке изгиба волокна.

Величина критического радиуса определяется соотношением между показателями преломления материала оптического волокна и среды, с которой волокно находится в оптическом контакте.

Так как показатель преломления паровой (парогазовой) среды меньше показателя преломления жидкости, то и критический радиус изгиба для жидкости больше, чем для паровой (парогазовой) среды.

На чертеже представлен сигнализатор кипения жидкости.

Устройство содержит чувствительный элемент 1, изготовленный из оптического волокна, имеющего изгиб 2. Один конец оптического волокна находится в оптическом контакте с источником 3 света, второй конец - в оптическом контакте с фотодетектором 4, преобразующим световое излучение в электрический сигнал. Фотодетектор 4 соединен с блоком 5 индикации, фиксирующим этот сигнал.

Сигнализатор кипения жидкости работает следующим образом.

Изогнутый участок 2 чувствительного элемента 1 в исходном состоянии погружен в жидкость, кипение которой необходимо зарегистрировать. Жидкость при этом помещена в герметически закрытый сосуд. Так как изгиб волокна выполнен в соответствии с неравенством R < R_кр^ж, то свет сильно рассеивается на участке изгиба 2 и блок 5 индикации фиксирует отсутствие тока в фотодетекторе 4. При нагревании жидкость закипает, превращается в пар и начинает действовать неравенство R_кр^п < R.

Для фиксирования начала кипения необходимо выделить из сигнала, поступающего от фотодетектора, переменную составляющую, возникающую вследствие образования в жидкости пузырьков пара. Для этого в состав фотодетектора 4 входит блок, отбирающий сигнал для блока 5 индикации и представляющий собой, например, дискриминатор любого известного типа.

При кипении жидкости число и объем пузырьков пара постепенно увеличиваются, что приводит к росту интегральной интенсивности света, проходящего через изгиб 2 волоконного световода, и возрастанию тока, фиксируемого фотодетектором 4.

Интенсивность сигнала, регистрируемого блоком 5 индикации, является мерой интенсивности кипения жидкости.

Для регистрации выкипания жидкости нет необходимости в дискриминации импульсов с фотодетектора. Момент выкипания всей жидкости фиксируется по возрастанию постоянного сигнала фотодетектора до максимальной величины.

Формула изобретения

СИГНАЛИЗАТОР КИПЕНИЯ ЖИДКОСТИ, содержащий чувствительный элемент и блок индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности за счет обеспечения возможности контроля легковоспламеняющихся жидкостей, в него введены источник света и фотодетектор, а чувствительный элемент выполнен в виде волоконного световода, изогнутого по дуге радиуса R, выбранного из условия R_кр.п < R < R_кр.ж, где R_кр.ж, R_кр.п - критический радиус изгиба световода, окруженного соответственно жидкой или паровой средой, и одним из своих концов оптически соединенного с источником света, а другим концом - с фотодетектором, подключенным к блоку индикации.

РИСУНКИ

Рисунок 1