Волоконно-оптический измеритель объема и уровня жидкости
Патент 2187079
Авторы
Классы МПК
Волоконно-оптический измеритель объема и уровня жидкости
Реферат
Изобретение используется в контрольно-измерительной технике, в частности в системах контроля объема и уровня жидкости в резервуарах. Обеспечивает повышение точности измерения, удешевление и автоматизацию процесса измерения. Измерительное устройство содержит оптически согласованные лазерный источник света, волоконные световоды, подключенные к сканеру, который соединен с электронным блоком. Источник света установлен в верхней части боковой стенки резервуара и может поворачиваться относительно нее на угол до 90o. Один конец источника света направлен внутрь резервуара на поверхность жидкости, а другой - на сканер таким образом, чтобы контролировать угол поворота источника, по которому посредством электронного вычислительного блока можно вычислить уровень жидкости в резервуаре. С помощью сканирования светового пятна через первый световод, расположенный на боковой стенке резервуара, можно учесть деформацию резервуара под влиянием различных факторов, в частности температуры окружающего воздуха. Один конец второго световода расположен на крышке резервуара, а второй конец направлен на сканер. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах контроля объема и уровня жидкости.
Известен ультразвуковой индикатор уровня жидкости, содержащий ультразвуковой датчик, закрепленный на наружной стенке резервуара, и контрольно-измерительный блок для регистрации изменения высоты уровня жидкости в резервуаре (заявка РСТ 9512804, G 01 F 23/28, 11.05.95г.). Известно измерение уровня жидкости в резервуаре по принципу радара, при котором с помощью зеркала микроволновой передающей антенны, расположенной над поверхностью жидкости, излучают зондирующий сигнал в направлении к поверхности жидкости. Отраженный от поверхности измерительный сигнал принимает приемная антенна. По времени распространения измерительного сигнала определяют высоту уровня (патент Германии 4233324, G 01 F 23/28, 14.04.94г.). Известно поплавковое устройство определения уровня топлива (патент США 5319973, G 01 F 23/28, 14.06.94г.). Недостатком известных устройств для измерения уровня жидкости в резервуаре является недостаточная точность, что приводит к проблеме учета и контроля содержимого резервуаров. Так, погрешности измерения в 1 см уровня спирта в резервуаре емкостью 50-70 м3, количество которых на предприятии, например, равно 10, приводит к потерям 5-10 млн. руб. Наиболее близким к предложенному является волоконно-оптический сигнализатор уровня жидкости, содержащий последовательно установленные и оптически согласованные источник света, передающий волоконный световод, чувствительный элемент, приемные волоконные световоды и фотоприемник, подключенный к электронному блоку (а. с. СССР 1275220, МПК G 01 F 23/28, 07.12.86г.). Недостатком известного устройства является низкая точность определения уровня жидкости в резервуаре. Задачей, решаемой изобретением, является повышение точности измерения, удешевление и автоматизация процесса измерения. Поставленная задача достигается волоконно-оптическим измерителем объема и уровня жидкости, содержащим оптически согласованные источник света, волоконные световоды, светочувствительный элемент, подключенный к электронному блоку, в котором в отличие от прототипа лазерный источник света установлен в верхней части боковой стенка сосуда с возможностью поворота относительно нее на 90o для обеспечения сканирования светового пятна через световод или несколько световодов, расположенных на боковой стенке сосуда по его высоте, а также через световод, расположенный на крышке сосуда, а второй конец направлен на светочувствительный элемент с возможностью контроля угла поворота, причем волоконные световоды также подключены к светочувствительному элементу. Светочувствительный элемент может быть выполнен в виде сканера. На чертеже показана схема устройства. Устройство состоит из лазерного источника света 1, волоконных световодов 2, 3, подключенных к сканеру 4, который соединен с электронным блоком 5. Лазерный источник света 1 установлен в верхней части боковой стенки резервуара 6 и может поворачиваться относительно нее на угол до 90o. Один конец источника 1 направлен внутрь резервуара на поверхность жидкости 7, а другой конец направлен на сканер 4 таким образом, чтобы контролировать угол поворота источника. Волоконный световод 2 расположен на крышке резервуара, а световод 3 - на его боковой стенке. Устройство работает следующим образом. В момент замера включается лазерный источник света 1, на поверхности жидкости образуется световое пятно, которое перемещается благодаря повороту источника света на угол . Пересекаясь с торцом световода 2, пятно проецируется на сканер 4. На сканере также фиксируется угол , по которому посредством электронного блока можно вычислить уровень жидкости в резервуаре hж , а именно hж=Н-h, где Н - высота резервуара, h - расстояние от крышки до уровня жидкости, причем где R - радиус резервуара. С помощью сканирования светового пятна через световод 3, расположенный на боковой стенке резервуара, можно учесть деформацию резервуара под влиянием различных факторов, в частности температуры окружающего воздуха. Объем жидкости в резервуаре можно вычислить по формуле Vж = R2hж. В случае размещения на боковой поверхности резервуара нескольких световодов по его высоте точность измерения существенно повышается. Таким образом, предложенный волоконно-оптический измеритель позволяет с высокоточностью, в автоматическом режиме определять объем и уровень жидкости в резервуаре, используя несложную техническую реализацию.Формула изобретения
1. Волоконно-оптический измеритель объема и уровня жидкости, содержащий оптически согласованные источник света, волоконные световоды, светочувствительный элемент, подключенный к электронному блоку, отличающийся тем, что лазерный источник света установлен в верхней части боковой стенки сосуда с возможностью поворота относительно нее на 90o, причем один конец этого источника направлен внутрь сосуда на поверхность жидкости для обеспечения сканирования светового пятна через световод или несколько световодов, расположенных на боковой стенке сосуда по его высоте, а также через световод, расположенный на крышке сосуда, второй конец направлен на светочувствительный элемент с возможностью контроля угла поворота, причем волоконные световоды также подключены к светочувствительному элементу. 2. Волоконно-оптический измеритель по п.1, отличающийся тем, что светочувствительный элемент выполнен в виде сканера.РИСУНКИ
Рисунок 1