Датчик массового расхода кориолиса
Изобретение предназначено для измерения агрессивных высокотемпературных сред. В состав измерительного устройства входят расходомерная трубка, два датчика положения трубки, каждый из которых содержит источник света, световод, входное отверстие светового излучения которого расположено так, чтобы принимать свет от источника света, фотоприемник для приема света из выходного отверстия светового излучения световода и приводное устройство для осуществления колебания расходомерной трубки так, чтобы она перемещалась через путь световых лучей между выходным отверстием световода и фотоприемником. В вариантах осуществления световод имеет поперечное сечение в форме многоугольника (преимущественно квадратное). Между выходным отверстием световода и фотоприемником расположена воспринимающая диафрагма, пропускающая часть света из выходного отверстия световода в фотоприемник так, что свет, входящий в фотоприемник, имеет заданную форму. Изобретение повышает точность измерения преимущественно небольших потоков. 13 з.п. ф-лы, 12 ил.
В основу настоящей заявки положены предварительные патентные заявки США №60/481852 и 60/521223 от 2 января 2004 и 15 марта 2004 соответственно.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к измерению массового расхода и управлению расходом и, более конкретно, к устройству измерения и управления массовым расходом на основе действия силы Кориолиса.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Измерение массового расхода на основе действия силы Кориолиса осуществляется следующим образом. Сила Кориолиса воздействует на массу, движущуюся в установившемся направлении и затем изменяет направление под действием составляющей вектора, перпендикулярной установившемуся направлению потока. Последнее можно выразить следующим уравнением:
где Fc (вектор силы Кориолиса) является результатом векторного произведения M (вектор количества движения текущей массы) и 
вектор угловой скорости вращающейся системы координат).
Во вращающейся системе вектор угловой скорости ориентируется вдоль оси вращения. При использовании "правила правой руки" пальцы задают направление вращения, а отогнутый большой палец задает направление вектора угловой скорости. В типичном датчике расхода на основе силы Кориолиса трубка, через которую должен установиться поток текучей среды, вибрирует. Часто трубка имеет форму одной или нескольких петель. Форма петли такова, что на различных частях петли вектор массового расхода направлен в противоположных направлениях. Петли трубок могут быть, например, в форме "U", прямоугольными, треугольными или в форме буквы "дельта", или скрученными в спираль. В частном случае прямой трубки имеются два одновременных вектора угловой скорости, которые совпадают с анкерными точками трубки, тогда как вектор массового расхода ориентируется в одном направлении.
Вектор угловой скорости изменяет направления, поскольку в вибрирующей системе направление вращения изменяется. Результат заключается в том, что в произвольное заданное время сила Кориолиса действует в противоположных направлениях, в которых векторы массового расхода или векторы угловой скорости направлены в противоположных направлениях. Так как вектор угловой скорости постоянно изменяется из-за вибрирующей системы, сила Кориолиса также постоянно изменяется. Результатом является динамическое движение скручивания, прикладываемое к верхней точке движения колебания трубки. Величина кручения пропорциональна массовому расходу для заданной угловой скорости.
Измерение массового расхода достигается посредством измерения кручения в трубке датчика, обусловленного силой Кориолиса, генерированной текучей средой, движущейся через трубку датчика. Типичные известные устройства используют считывающие датчики, содержащие магнит и пару катушек, расположенных на расходомерной трубке, где смещение, индуцированное силой Кориолиса, как ожидается, будет наибольшим. Катушка и магнит устанавливаются на противостоящих элементах конструкции, например, магнит устанавливается на трубке, а катушка устанавливается на неподвижной стенке корпуса. Катушка будет двигаться через поле магнита, что вызывает ток в катушке. Указанный ток пропорционален скорости перемещения магнита относительно катушки.
Однако в случаях, связанных с небольшими потоками, трубка является относительно маленькой. Последнее делает затруднительным или невозможным установку аппаратных средств считывания непосредственно на трубке. Известные решения в отношении считывания вибраций трубки были в значительной степени неудовлетворительными.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение решает указанные недостатки.
Технической задачей настоящего изобретения является создание датчика массового расхода Кориолиса, который позволит использовать датчик в агрессивных средах или высокотемпературных средах, для измерения больших потоков, обеспечить возможность установки аппаратных средств непосредственно на трубке.
Поставленная задача согласно настоящему изобретению решена путем создания датчика массового расхода Кориолиса, содержащего расходомерную трубку, источник света, а также световод, имеющий входное отверстие светового излучения, расположенное так, чтобы принимать свет из источника света, и выходное отверстие светового излучения для испускания света, принятого из источника света. Фотоприемник принимает свет из выходного отверстия светового излучения световода, а приводное устройство заставляет вибрировать расходомерную трубку так, что расходомерная трубка перекрывает путь световых лучей между выходным отверстием светового излучения световода и фотоприемником. В некоторых вариантах осуществления световод задает в основном квадратное или другое поперечное сечение, имеющее форму многоугольника, чтобы хаотизировать или "перемешивать" свет, принятый от источника света, чтобы достичь более однородного пространственного распределения интенсивности в трубке.
Воспринимающая диафрагма, имеющая заданную форму, расположена между выходным отверстием светового излучения световода и фотоприемником. Воспринимающая диафрагма пропускает часть света, испускаемого из выходного отверстия светового излучения, в фотоприемник, так что свет, входящий в фотоприемник, имеет заданную форму. В приведенных примерах осуществления форма воспринимающей диафрагмы и, таким образом, света, достигающего фотоприемника, является треугольной.
Различные компоненты могут быть расположены в одном или нескольких оптических модульных корпусах, которые могут задавать отверстия, которые принимают компоненты. Чтобы достичь желательного размера корпуса, отверстия могут быть ориентированы в различных направлениях, а также, при необходимости, для направления света могут использоваться зеркала и линзы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его осуществления со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1 и фиг.2 изображают блок-схемы, концептуально иллюстрирующие контроллер массового расхода Кориолиса и датчик согласно изобретению;
фиг.3 - блок-схему, иллюстрирующую части устройства измерения массового расхода Кориолиса, использующего оптический считывающий датчик, согласно изобретению;
фиг.4А и 4Б - вид впереди и вид сбоку в разрезе соответственно расходомерной части контроллера массового расхода Кориолиса с использованием оптического считывающего датчика согласно изобретению;
фиг.5 - общий вид датчика массового расхода Кориолиса согласно изобретению;
фиг.6 - общий вид оптического модульного корпуса для датчика массового расхода Кориолиса согласно изобретению;
фиг.7 - общий вид датчика массового расхода Кориолиса с одним удаленным оптическим модульным корпусом согласно изобретению;
фиг.8 - общий вид с пространственным разделением деталей одного из оптических модулей согласно изобретению;
фиг.9 - вид в разрезе одного из оптических модулей согласно изобретению;
фиг.10 - воспринимающую диафрагму датчика массового расхода Кориолиса согласно изобретению;
фиг.11 - диаграмму, иллюстрирующую кривые отклика, показывающие области линейного отклика для иллюстративных расходомерных трубок, согласно изобретению;
фиг.12 - диаграмму, показывающую наклоны кривых, иллюстрированных на фиг.11, согласно изобретению.
Должно быть понятно, что описание конкретных вариантов осуществления не предназначено, чтобы ограничивать изобретение конкретными раскрытыми формами, изобретение охватывает все модификации, эквиваленты и альтернативы, находящиеся в пределах сущности и в рамках изобретения, определенных прилагаемой формулой изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже описаны примеры изобретения. Для ясности, в данном описании раскрываются не все особенности фактической реализации. Должно быть понятно, что при разработке любого действительного варианта осуществления возможны различные решения, определяемые реализацией, чтобы достичь конкретных целей разработчиков, таких как соответствие ограничениям, связанным с системой и связанным с бизнесом, которые будут варьироваться от одного варианта воплощения к другому.
На Фиг.1 показан датчик массового расхода на основе эффекта Кориолиса и контроллер согласно вариантам осуществления настоящего изобретения. Он состоит по существу из двух отдельных операционных систем: система А считывания и возбуждения датчика Кориолиса и система B приведения в действие и управления. Система А считывания и возбуждения датчика Кориолиса взаимодействует с датчиком 1 Кориолиса. Система B приведения в действие и управления обеспечивает интерфейс для пользователя 5 и обеспечивает подачу сигналов управления в устройство управления потоком, например клапан 6.
Цель системы А считывания и возбуждения датчика Кориолиса состоит в том, чтобы управлять и воспринимать движение датчика 1 для определения относительного массового расхода как функции силы Кориолиса и относительной плотности как функции резонансной частоты.
Иллюстративная система А считывания и возбуждения датчика Кориолиса обеспечивает три значения данных для системы B приведения в действие и управления:
1. Дельта T - временная разность, которая соотносит отставание по фазе одной стороны трубки датчика с другой, показывая относительный массовый расход;
2. Частота - резонансная частота трубки датчика, которая связана с относительной плотностью измеряемого материала;
3. Температура - термометр сопротивления (RTD) измеряет температуру трубки датчика.
Система B приведения в действие и управления использует параметр Дельта T в сочетании с калибровочными константами, чтобы представлять пользователю 5 желаемые единицы массового расхода. В системе используется частота в сочетании с калибровочными константами, чтобы представлять пользователю 5 желаемые единицы плотности и/или объемного расхода. Температура используется для компенсации и вычислений массового расхода и вычислений плотности. Система B приведения в действие и управления использует приведенный выход массового или объемного расхода в сравнении с входом заданного значения пользователя, чтобы управлять клапаном 6, который регулирует поток до желательного заданного значения.
На фиг.2 представлена блок-схема, иллюстрирующая части датчика массового расхода Кориолиса. Датчик 1 массового расхода Кориолиса содержит расходомерную трубку 2 с приводным устройством 3, расположенным относительно него так, чтобы заставлять вибрировать трубку 2. Датчики 4 считывания расположены относительно трубки 2 так, чтобы измерять кручение в трубке 2, обусловленное силой Кориолиса.
Измерение массового расхода достигается посредством измерения кручения в трубке датчика, обусловленного силой Кориолиса, генерированной движением текучей среды через трубку датчика. Например, в известных датчиках массового расхода датчики считывания, содержащие пары, состоящие из магнита и катушки, обычно расположены на расходомерной трубке, где смещение, индуцированное силой Кориолиса, как ожидается, будет наибольшим. Катушка и магнит устанавливаются на противостоящих элементах конструкции, например, магнит устанавливается на трубке, а катушка устанавливается на неподвижной стенке корпуса. Катушка будет вдвигаться и выдвигаться из поля магнита, вызывая ток в катушке. Указанный ток пропорционален скорости перемещения магнита относительно катушки. Поскольку это касается измерения скорости, то скорость, а следовательно, и сигнал, находится в максимуме, когда расходомерная трубка пересекает свою точку равновесия (пересечение нулевого уровня). Смещение, индуцированное силой Кориолиса, вызывает фазовый сдвиг в сигнале скорости, который детектируется посредством измерения разности в моменты пересечения нулевого уровня между двумя датчиками скорости. На практике это требует большой точности схем временных измерений. Указанный фактор может ограничить предельную чувствительность измерения массового расхода указанным способом.
В патенте США №5555190 раскрыты способы и устройства обработки цифрового сигнала для определения зависимостей частоты и фазы вибрирующей трубки датчика, например трубок, описанных для устройства восприятия массового расхода Кориолиса.
На фиг.3 представлен пример устройства считывания массового расхода Кориолиса, использующего раскрытые здесь концепции. Устройство 500 считывания массового расхода Кориолиса содержит расходомерную трубку 502 с катушкой 513, расположенной вблизи магнита 514, чтобы вызывать вибрацию трубки 502. Источники 510 света расположены по сторонам вблизи вершины или на вершине расходомерной трубки 502, где смещение ожидается наибольшим. Фотодиоды или другие фотоприемники 512 могут располагаться на противоположной стороне трубки 502, лицом к источнику 510 света. Фотоприемники 512 соединены с электронными схемами датчика, которые обрабатывают сигналы, принимаемые с фотоприемников 512. Электронные схемы датчика могут использовать средства обработки цифрового сигнала, например, раскрытые в патенте США №5555190, или синхронный усилитель, раскрытый в патентном описании США №09/641698. Возможны и другие варианты осуществления, которые используют модальное считывание или аппроксимацию синусоиды, причем принятый сигнал сравнивается с опорным сигналом, используя, например, определение фаз методом наименьших квадратов.
В одном из вариантов осуществления источники 510 света и фотоприемники 512 являются частью схемы оптического считывания, выполненной на печатной плате (PCB) оптического считывания. Источники 510 света и фотоприемники 512 содержат инфракрасные светодиоды LED и фотодиоды, чтобы воспринимать движение трубки 502 датчика. Имеется два набора светодиодов 510 (фиг.3) и фотодиодов 512, по одному набору, чтобы воспринимать каждую сторону трубки 502 датчика. В других вариантах осуществления могут применяться другие типы источников света и детекторов, использующие свет фактически любой длины волны.
На фиг.4А и 4Б показан датчик 600 массового расхода Кориолиса, использующий датчики оптического считывания. Участок 600 определения расхода содержит трубку 602 датчика расхода, к которой прикреплен магнит 604. Инфракрасные светодиоды 606 и фотодиоды 608 соединены с печатной платой 610 оптического считывания, расположенной на любой из сторон трубки 602 датчика расхода. Трубка 602 датчика расхода, магнит 604, светодиоды 606, фотодиоды 608 и печатная плата 610 расположены внутри корпуса 612, к которому прикреплена крышка 614. Индуктор с индуктивностью 1 миллигенри функционирует как катушка 616 для возбуждения трубки. Катушка 616 расположена вне корпуса 612.
Альтернативно трубка 602 датчика, приводное устройство 604, 616 и датчики 606, 608 считывания могут быть заключены в корпус 612, или выбранные компоненты в дополнение или вместо катушки 616 могут располагаться снаружи корпуса 612. Например, в некоторых вариантах осуществления может использоваться корпус 612, имеющий заданное в нем окно. Последнее позволяет помещать источник 606 света и/или фотоприемник 608 снаружи корпуса 612. В других вариантах осуществления электронные схемы датчика могут быть удалены от корпуса 612, например, с использованием волоконно-оптического кабеля. Это может быть желательно, например, когда устройство считывания массового расхода Кориолиса используется в опасной окружающей среде.
Как обсуждали выше, источник 606 света и фотоприемник 608 могут содержать инфракрасный светодиод, согласованный с инфракрасным фотодиодом. Размер активной поверхности фотодиода близок к диаметру трубки 602 датчика, но незначительно больше него. Когда трубка 602 вибрирует, она движется по пути между светодиодом и фотодиодом, перекрывая свет от светодиода. Трубка 602 может быть расположена так, чтобы путь световых лучей между светодиодом и детектором частично разбивался, когда трубка находится в состоянии покоя. Когда трубка перемещается вблизи своего положения покоя в вибрационной моде, свет, достигающий детектора, будет альтернативно в минимуме и максимуме, обеспечивая синусоидальный выходной сигнал из детектора. Относительные выходные сигналы с каждой стороны трубки могут быть измерены относительно разностей фаз, обусловленных эффектами индуцированного потока Кориолиса.
Светодиод дает свет со специфическим распределением интенсивности. Распределение известно как гауссово распределение, в котором интенсивность света падает с возрастанием радиального расстояния от центра источника света. Другими словами, источник света самый яркий в центре и тускнеет по направлению к периферии источника света. Таким образом, интенсивность света, достигающего фотодиода, варьируется не только в ответ на вибрацию трубки, двигающейся через путь световых лучей, но также на основе положения трубки относительно пути световых лучей. В случае простой установки светодиод/фотодиод (фиг.3 и 4) центрирование трубки является критическим для точного измерения кручения в трубке датчика расхода, поскольку напряжения от пика к пику между двумя датчиками должны согласовываться.
Такое согласование напряжений от пика к пику является трудно достижимым, так как отклик является нелинейным. Только в специфических точках оптического пути два колена трубки будут давать согласование напряжений от пика к пику. Указанная необходимость точно центрировать трубки может иметь эффект снижения производительности и повышения затрат времени и издержек. Однако, если бы отклик был линейным, два колена трубки могли бы располагаться в любом месте в линейной области и можно было бы достичь согласования напряжений от пика к пику.
Другие варианты осуществления, использующие оптическое считывание, оптимизируют систему для достижения линейного оптического отклика. Кроме того, свет, излучаемый светодиодом, адаптируется, чтобы давать плоское распределение мощности. Изображение расходомерной трубки, блокирующей часть света от светодиода (тень), проходит через ряд линз и диафрагм. На Фиг.5 показан пример датчика 700 массового расхода Кориолиса с датчиками оптического считывания. Датчик 700 массового расхода содержит основание 720, к которому прикреплена расходомерная трубка 702. Чтобы вызывать вибрацию трубки 702, используется приводная установка (не показана), например катушки и магниты (фиг.4А и 4Б). Датчики оптического считывания расположены в первом и втором оптических модульных корпусах 730. На фиг.6 показан альтернативный вариант осуществления, в котором два оптических корпуса 730 объединены в один оптический корпус 731. На фиг.7 показан датчик 700 расхода с одним из оптических модулей, который удален, чтобы лучше показать некоторые элементы, например расходомерную трубку 702.
Общий вид с пространственным разделением деталей одного из оптических модулей 730 показан на фиг.8, фиг.9 изображает вид в разрезе модуля 730, показывающий внутренние элементы модуля 730. Источник света, например светодиод 706, расположен в первом отверстии 732 в модуле 730. Световод 734 расположен в отверстии 732, чтобы принимать свет из светодиода 706. Второе отверстие 740, которое ориентировано по существу перпендикулярно к отверстию 732, имеет расположенную в нем линзу 738. Зеркало 742 расположено между вторым отверстием 740 и третьим отверстием 744, которое по существу параллельно первому отверстию 732. Третье отверстие 744 задает кольцевую блокирующую диафрагму 746 и имеет линзу 748, трубку 750 и диск 752, задающий расположенную в нем воспринимающую диафрагму 754. Фотоприемник, например фотодиод 708, также входит в третье отверстие 744.
Световод 734 или собирающий стрежень имеет входное отверстие 734a светового излучения, которое принимает свет из светодиода 706, и выходное отверстие 734b светового излучения, которое испускает свет. Световод 734 задает по существу квадратное поперечное сечение, предназначенное для скремблирования или "перемешивания" света путем отражения света от внутренних поверхностей световода 734. Это выравнивает яркость света, выводимого светодиодом 706, преобразуя гауссов оптический выход в плоское распределение мощности. Выход светодиода 706 имеет яркое пятно в середине и является более тусклым к внешним краям, тогда как выход квадратного световода 734 имеет квадрат с равномерной яркостью. В других вариантах осуществления световод 734 может задавать форму поперечного сечения, отличную от квадрата. Почти любой многоугольник (треугольник, квадрат, пятиугольник и т.д.) будет давать намного более равномерное распределение, чем круглый световод. Для получения однородного распределения света можно использовать другие способы, как, например, рассеиватели.
В проиллюстрированных вариантах осуществления воспринимающая диафрагма 754 имеет форму треугольника. Соответственно свет, входящий в фотодиод 708, имеет форму треугольника. Зеркала и линзы конфигурированы, чтобы сформировать изображение трубки, и треугольная воспринимающая диафрагма 754 расположена на изображении края трубки. Блокирующая диафрагма 746 является круглой, чтобы обеспечить телецентрическое распределение лучей света, падающих на воспринимающую диафрагму 746 и детектор 708.
Трубка 702 расположена так, что при вибрации она перемещается через путь световых лучей, установленный светом, испускаемым из световода 734 - трубка 702 создает тень 770 в треугольном изображении, так что оптическое изображение на детекторе 708 представляет собой перекрытое изображение источника света (фиг.10). Треугольная форма воспринимающей диафрагмы 754 обеспечивает возможность простого вычисления мощности, входящей в фотодиод 708. Пропускаемая мощность (T) равна отношению мощности, не блокированной трубкой 706, к полной мощности, входящей в фотодиод 708, которая снижается до отношения площади воспринимающей диафрагмы, не блокированной трубкой (Anb), к полной площади треугольника (Atot):
По мере того как трубка 702 движется в одном направлении, пропускаемая мощность повышается, и когда она движется в противоположном направлении, пропускаемая мощность снижается. Указанное движение генерирует синусоидальную волну с напряжением от пика к пику, которое должно совпадать для каждого колена трубки. Напряжение от пика к пику прямо связано с наклоном кривой T как функции y (фиг.11). Поскольку данная зависимость по определению является линейной, то наклон является постоянным. Следовательно, напряжение от пика к пику может быть согласованным до тех пор, пока оба колена трубки расположены так, что значения y варьируются в диапазоне от диаметра трубки до высоты треугольника.
На фиг.11 показаны две кривых отклика: кривая 801 для трубки с расходом 100 граммов в час, имеющей внешний диаметр 0,3 мм, и кривая 802 для трубки с расходом 3000 граммов в час, имеющей внешний диаметр 0,8 мм, с треугольной диафрагмой 754, имеющей высоту 1,5 мм. На Фиг.12 показаны наклоны кривых 801 и 802 отклика. Как показано на фиг.11 и 12, наклоны кривых 801, 802 являются постоянными в областях 811, 812 линейного отклика. Таким образом, нет необходимости в том, чтобы два колена трубки были расположены точно на значении y, где напряжение от пика к пику будет согласовываться. Два колена трубки должны быть только расположены в области линейного отклика, как описано выше. Для трубки с расходом 100 граммов в час (кривая 801) с коленом трубки, расположенном в допустимом диапазоне, противоположное колено трубки может быть расположено в любом месте в пределах оптического пути от диаметра трубки (0,3 мм) до высоты треугольника (1,5 мм). Таким образом, допустимый диапазон изготовления составляет 1,5-0,3=1,2 мм.
Предполагаются и другие воспринимающие установки. Например, может использоваться квадратная воспринимающая диафрагма. Два фотоприемника могут использоваться рядом, причем свет, достигающий соответствующих детекторов, будет варьироваться при движении трубки.
Зеркала и линзы позволяют подгонять компоненты к желаемому размеру корпуса. На фиг.9 по существу показан путь световых лучей через модульный корпус 730. Свет из светодиода 706 попадает во входное отверстие 734a светового излучения световода 734. Как отмечали выше, стороны световода 734 перемешивают свет, чтобы достичь квадратной конфигурации равномерной интенсивности. В описываемом варианте осуществления выходное отверстие 734b светового излучения наклоняется под углом и полируется так, чтобы оно функционировало как зеркало, чтобы изменять направление света. Поворотное зеркало 772 (фиг.7) располагается между первым и вторым отверстиями 732, 740, чтобы направлять свет во второе отверстие 740. Трубка 702 располагается между выходным отверстием 734b светового излучения и поворотным зеркалом 772, чтобы трубка 702 перемещалась через путь световых лучей, установленный светом, испускаемым из световода 734. В варианте осуществления, показанном на фиг.6, поворотные зеркала 772 объединяются в модульный корпус 731.
Поворотное зеркало 772 направляет свет на линзу 738, расположенную во втором отверстии 740. Зеркало 742 направляет свет из второго отверстия в третье отверстие 744. Блокирующая диафрагма 746 блокирует рассеянный свет, чтобы поддерживать квадратную, равномерную плотность освещенности. Свет проходит через линзу 748 и воспринимающую диафрагму 754 и принимается фотодиодом 708. Линзы 738, 748 и блокирующая диафрагма 748 функционируют, чтобы поддерживать увеличение 1:1.
Светодиод 706 и фотодиод 708 могут подключаться к электронным схемам снаружи модульного корпуса 730, позволяя располагать электронные схемы на расстоянии от оптики. Это облегчает их использование в окружающих средах, которые могут быть опасными для электронных схем. В других вариантах осуществления светодиод 706 и фотодиод 708 также удалены от модульного корпуса 730 с волоконно-оптическими линиями связи, присоединяющими их к пассивным оптическим компонентам, расположенным в модульном корпусе 730. Тем самым обеспечивается возможность использования, например, в высокотемпературных средах.
Конкретные варианты осуществления, раскрытые выше, являются только иллюстративными, поскольку изобретение может модифицироваться и использоваться на практике различными, но эквивалентными способами, очевидными для специалистов.
1. Датчик массового расхода Кориолиса, содержащий
расходомерную трубку,
два датчика положения трубки, каждый из которых содержит источник света,
световод, имеющий входное отверстие светового излучения, расположенное так, чтобы принимать свет от источника света, и выходное отверстие светового излучения для испускания света, принятого от источника света,
фотоприемник для приема света из выходного отверстия светового излучения световода, и
приводное устройство для осуществления вибрации расходомерной трубки так, чтобы расходомерная трубка перемещалась через путь световых лучей между выходным отверстием светового излучения световода и фотоприемником.
2. Датчик массового расхода Кориолиса по п.1, отличающийся тем, что световод имеет поперечное сечение в форме многоугольника.
3. Датчик массового расхода Кориолиса по п.2, отличающийся тем, что световод имеет, по существу, квадратное поперечное сечение.
4. Датчик массового расхода Кориолиса по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит в каждом из датчиков положения трубки воспринимающую диафрагму, имеющую заданную форму и расположенную между выходным отверстием светового излучения световода и фотоприемником, причем воспринимающая диафрагма пропускает часть света, испускаемого из выходного отверстия светового излучения, в фотоприемник так, что свет, входящий в фотоприемник, имеет заданную форму, при этом заданная форма оптимизирована, чтобы улучшить линейность датчика положения трубки.
5. Датчик массового расхода Кориолиса по п.4, отличающийся тем, что заданная форма представляет собой треугольник.
6. Датчик массового расхода Кориолиса по п.1, отличающийся тем, что выходное отверстие светового излучения наклонено под углом, чтобы направлять свет, испускаемый из выходного отверстия светового излучения, в желаемом направлении.
7. Датчик массового расхода Кориолиса по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит в каждом из датчиков положения трубки оптический модульный корпус, в котором световод проходит через первое отверстие в оптическом модульном корпусе.
8. Датчик массового расхода Кориолиса по п.7, отличающийся тем, что оптический модульный корпус имеет второе отверстие, имеющее ось, ориентированную поперечно оси первого отверстия, причем второе отверстие имеет линзу, принимающую свет из выходного отверстия светового излучения световода.
9. Датчик массового расхода Кориолиса по п.8, отличающийся тем, что оптический модульный корпус имеет третье отверстие, имеющее ось, ориентированную в основном параллельно оси первого отверстия, причем третье отверстие имеет фотоприемник, и воспринимающую диафрагму, расположенную в нем.
10. Датчик массового расхода Кориолиса по п.9, отличающийся тем, что дополнительно содержит зеркало, смежное со вторым и третьим отверстиями, чтобы направлять свет из второго отверстия в третье отверстие.
11. Датчик массового расхода Кориолиса по п.9, отличающийся тем, что дополнительно содержит блокирующую диафрагму, расположенную в третьем отверстии, причем блокирующая диафрагма блокирует часть света, испускаемого из выходного отверстия светового излучения световода.
12. Датчик массового расхода Кориолиса по п.9, отличающийся тем, что дополнительно содержит линзу, расположенную в третьем отверстии.
13. Датчик массового расхода Кориолиса по п.8, отличающийся тем, что дополнительно содержит зеркало, смежное с первым и вторым отверстиями, чтобы направлять свет из выходного отверстия светового излучения световода во второе отверстие.
14. Датчик массового расхода Кориолиса по п.13, отличающийся тем, что выходное отверстие светового излучения световода и зеркало находятся в основном на противоположных сторонах расходомерной трубки.
