Оптико-электронный уровнемер

 

ОП ИСAHИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ пи667816

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДИТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.04.75 (21) 2123590/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

G 01 F 23I28

Гасудерстееииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 15.06.79. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 25.06.79 (53) УДК ь551.48. .018.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

Е. А. Шишлов и Э. Д. Панков

Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский гидрологический институт (71) Заявитель (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ УРОВНЕМЕР

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 два источника модулированного излучения, два прожектора, два световых пучка, светочувствительную головку и решающий блок (1).

Недостатками этого уровнемера являются ограниченный диапазон измерения 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 (23.

Недостатками этого устройства являются его 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 предлагаемом уровнемере 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.

Устройство состоит из неподвижного прожектора 1, включаюц|его 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 йа каретке; электронного фазочувствительного устройства, состоЪ

667816

"ящего нз усилителя напряжения 10, фазово го дискриминатора 11 и усилйтеля 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 прожектором

1 и отраженный от поверхности жидкости, четго разграничен по оси на расстоянии, перекрывающем диапазон работы уровнемера, плоскостью раздела, проходящей через ребро 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 от соответствующей грани разделительной призмы 3.

В исходном положении, когда световой пучок- отрайается от йоверхйости "жйдкости, находящейся на уровне А, йлоскость" раздела совпадает с осью фотоприемной головки 6, в результате чего на фотоэлемент 8 попадает одинаковое 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 А или

// понижении до уровня А происходит параллельное смещение оси отраженного от поверхности жидкости светового пучка и соответственное смешение плоскости раздела с оси фотоприемной головки. В рез йтате этого в течение одного полупериода на фотоэлемент 8 попадает преимуществейно 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 преобразует переменное напряжение переменной фазы в постоянное напряжение переменной полярности, то есть определяется знак смещения оси отраженного от поверхности жидкости светового пучка и; следовательно, уровня жидкости.

Далее сигнал поступает в усилитель мощности 12, а затем на реверсивный электродвигатель 13, который вращает ходовой винт 9, перемещая каретку с фотоприемной головкой в соответствии со знаком смещения уровня жидкости до тех пор, пока ось фотоприемной головки не совпадет с плоскостью раздела отраженного от поверхности жидкости светового пучка. Так как перемещение

15 каретки с фотоприемной головкой линейно завйсит от изменения положения уровня жидкости;"шкала датчика положения каретки 14 отградуирована таким образом, что происходит непосредственная регистрация этого смещения.

2о Использованный принцип формирования поветового пучка по равносигнальной зоне

" позволяет регистрировать изменение положения уровня с точностью +- 0,2 мм.

Формула изобретения

Оптико-электронный уровнемер, содержащий прожектор с двумя источниками модулированного оптического излучения, фото2о приемную"головку, а также электронные фа"- зочувствительное и сигнализирующее 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 ис-тбчники модулированного оптического излу чения, например светодиоды, излучающие с одинаковой частотой, но с фазой модуля4 ции, сдвинутой на 180, а ребро при вершине призмы расположено в фокальной плоскости объектива прожектора и перпендикулярно его оптической оси.

Источйики информации, принятые во внимание при экспертизе

45 1. Патент ГЛР № 52828, кл. 42е 34, опубл. 1966.

2. Патент Франции № 1321540, кл. G 01 F, опубл. 1963.

667816

Редактор С. Хейфиц

Заказ 3448/35

Со став ител ь О. Ш ил к ин

Техред О. Луговая Корректор А. Гриценко

Тираж 865 Подписное

ЦН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий! l 3035, Москва, )К вЂ”,35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4