Устройство для измерения разности уровней жидкости преимущественно в трубках v-образного манометра

Устройство для измерения разности уровней жидкости преимущественно в трубках v-образного манометра

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()938026

Союз Советски к

Социалистические

Респубики (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 15 ° 07-"0 (21) 2957654/18-10 с присоединением заявки М (51) М. Кл.

G 01 F 23/18

6 01 L 7/18 р ударетеееаы11 кеиитет

СССР ае делам кзееретеакй и етерыткЮ (23) Приоритет

ОпУбликовано 23. 06. 82 . Бюллетень № 23 (5З) УДК 681,128 . 65 (088. 8) Дата опубликования описания 23, 0Ь 82 (72) Авторы изобретения

В.М.Шаповалов, П,И.Марков, А.С.Блохи

К,Я,Марков и M.Х.Телегин т =; " "л- -я.

Уральский электромеханический институт инМ ЙфоЬ.-"; железнодорожного транспорта и Произво ствеЩтщ лфъ@диненве

"Уральский турбомоторный завод им."К";Е-:Ворещ дрвд" (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ УРОВНЕЙ

ЖИДКОСТИ ПРЕИМУЦЕСТВЕННО В ТРУБКАХ

0-ОБРАЗНОГО МАНОМЕТРА

Изобретение относится к измери1 тельной технике и предназначено для измерения и индикации в цифровой фор" ме разности уровней жидких прозрачных.. и непрозрачных сред, например,в изме5 рительных трубках Н-образного манометра.

Известен цифровой прибор для измерения уровня непрозрачной жидкости, содержащий источник света, кабели из- о лучающих и приемных .волоконных световодов, измерительную трубку с жидкостью, матрицу фотоприемников, дешифратор, схему собирания, ехему задержки, счетчик, генератор тактовых импульсов, схему запрета и регистр памяти (! j.

К недостаткам прибора относятся воэможность его работы только на непрозрачной жидкости, большое число 2o фотоприемников, которое растет при увеличении диапазона и точности измерений, что приводит к сложности схемы и низкой ее надежности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения разности уровней в жидкрстном U-образном манометре, содержащее подвижную каретку с установленными на ней источниками света и фотоэлементами верхнего и нижнего уровней, преобразователь перемещения

; каретки в число импульсов, реверсив- . ный механизм перемещения каретки, датчики начала и конца отсчета, соединенные с блоком формирования сигнала и управления, включающим триггер управления, триггер блокировки, электронный ключ и регистрирующее устройство, выдающее информацию в цифровом виде «21.

Однако устройство работает в основном на непрозрачных жидкостях, например ртути, и используемая в нем схема отсчета не предусматривает возможности работы также и на про3 93802 зрачных жидкостях,что сужает область, применения укаэанного устройства.

° Кроме того, наличие подвижной каретки с приввдом, конечных выключателей, нескольких фотоэлектрических 5 преобразователей, необходимость согласования их с помощью сложной электро-механической схемы не способствует повышению надежности.

Цель изобретения - расширение 10 области применения и повышения надежности.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройство, содержащее источник и приемники оптического излучения, датчики начала и конца отсчета, соединенные с блоками формирования сигналов и управления с приводом, и цифровой индикатор, введены два оптико-механических сканатора, схема выявления ! неравнозначности и схема совпадения со счетчиком импульсов, при этом к входам оптико-механических сканаторов подключены приемники оптического излучения, выполненные в виде световодов, которые через два сканирующих световода:, установленных в подвижных дисках сканаторов с приводом блока управления, оптически связаны с двумя фотоприемниками, электрически сьединенными с входами схемы выявления неравнозначности, выход указзнной схемы через последовательно соединеннь1е схему совпаде-

35 ния и счетчик импульсов подключен к цифровому индикатору, прямой выход блока формирования сигналов .соединен с вторым входом схемы совпадения, а инверсный — с управляющими входами цифрового индикатора и блока управ":ления.

На фиг.! показана принцийиальная схема устройства; на фиг.2 - конструкция сдвоенного. оптико-механичес4$ кого сканатора.

Устройство измерения разности уровней содержит протяженный источник 1 излучения, например люминесцентную лампу, установленный параллельно измерительным трубкам, в

50 частности между ними, и равный их длине.

Вдоль измерительных трубок в одной плоскости с источником 1 излу чения установлены входные торцы при55 емных волоконнвхсветоводов 2 оптических кабелей 3. Указанные кабели могут быть выполнены из стеклянных

6 4 или полимерных световодов Диаметры световодов могут быть выбраны с учетом требуемой точности контроля, например 0,2 мм, и более, что позволяет обеспечить разрешающую способность устройства 0,2 мм независимо от диапазона контролируемой разности уровней.

Выходные торцы световодов 2 уложены в одноименные пазы неподвижных одинаковых дисков 4, являющихся элементами конструкции оптико-механических сканаторов. Входные торцы сканирующих световодов; 5 расположены параллельно выходным торцам световодов 2 и имеют такой диаметр, при котором одновременно перекрывается торец только одного световода 2, Сканирующие световоды 5 закреплены на вращающемся диске 6, приводимом во вращение приводом блока 7 управления, чем обеспечивается синхронность сканирования выходных торцов световодов Ьбоих кабелей 3. Выходные торцы сканирующих световодов 5 оптически соединены с входами фотоприемников 8. При любом количестве при" емных световодов 2 число фотоприемников равно двум, что является преимуществом данной схемы.

К выходам фотоприемников 8 подключен канал обработки измерительной информации, который включает в себя двухвходовой элемент 9 выявления неравнозначности, выход которого через двухвходовой элемент 10 совпадения соединен с счетным входом счетчика 11 импульсов. К выходам счетчика 11 импульсов подключены цифровой индикатор 12 и канал связи

ЭЦВИ.

Кроме измерительного канала предлагаемое устройство имеет канал управления,в состав которого входит датчик 13 начала отсчета и датчик

14 конца отсчета, блок 15 формирования сигналов и блок 7 управления с приводом, управляющим движением сканирующих световодов 5. Датчики 13.и

14 могут быть любого типа (фотоэлектрические, индукционные, контакт. (ные и др.) и расположены таким образом, что контролируют угловое положение световодов 5. Выходы указанных датчиков соединены с входами блока 15 формирования, прямой выход которого соединен с входом схемы I0 совпадения, а инверсный - с управляющим входом цифрового индикатора полнения U-образного манометрапроэрачная или непрозрачная, Поэтому возникает необходимость в настройке схемы 9 выявления неравнозначности при переходе с одной жидкости на другую. Для этого на входе схемы выявления неравнозначности включаются пороговые устройства с переменным порогом срабатывания. Поскольку возможны различные варианты выполнения указанной схемы, конкретная схема ее не приводится.

При заполНении измерительных трубок непрозрачной жидкостью, например ртутью, в пороговых устройствах устанавливают такое число порогов, которое было бы больше сигнала помехи, но меньше информационного сигнала от световода с наибольшим затуханием. В этом случае информационные сигналы, поступающие с тех световодов, которые не перекрыты жидкостью, проходят через пороговые устройства. На дальнейших ступенях схемы 9 выявления неравнозначности осуществляется сравнение одноименных информационных сигналов, поступающих от левой и правой измерительных трубок U -образного манометра. При движении сканирующих световодов

5 и подходе их к. торцам световодов

2 по сигналу от датчика 13 начала отсчета, поступающего на вход схемы

9,появляется сигнал на входе схемы 10 совпадения. Как только один из сканирующих световодов 5 окажется двигающимся вдоль излучающих световодов 2, что соответствует неравенству с выхода схемы 9 на вход

У схемы !О начинают поступать импульсы, передаваемые дальше на вход счетчика 11. Поступление импульсов прекращается, когда второй сканирующий световод 5 доходит до первого излучающего световода второй измерительной трубки, При этом число импульсов, поступившее в счетчик 11, определяет разность уровней жидкости в измери- . тельных трубках. После прохода сканирующими световодами последнего торца приемного световода, появляется сигнал с датчика 14 конца отсчета, в результате чего исчезает сигнаЛ с прямого выхода блока 15 формирования и появляется сигнал на инверсном выходе, который передает информацию из счетчика в цифровой индикатор 12. и отключает привод.

5 938026 6

12 и блоком 7 управления. Необходимость в канале управления обьясняется тем, что после отключения привода, в силу инерции, сканирующие световоды могут занимать случайное положение относительно выходных торцов приемных световодав 2, что приводит к погрешности измерения.

Сдвоенный оптико-механический сканатор (фиг.2 ) содержит одинако- 10 вые диски 4, в одноименные пазы которых уложены выходные торцы приемных световодов 2 кабеля 3. Идентичность дисков достигается одновременным их изготовлением из двух жестко 15 скрепленных заготовок, а расположение - закреплением их с помощью шпонок в одноименном пазу. Сканирующий диск 6 жестко закреплен на полом валу 16, а сканирующие световоды 5 го закреплены на стабилизирующих пластинчатых пружинах 17, укрепленных на диске 6. Полый вал 16 вращается . в подшипниках 18. На пластинчатых пружинах 17 установлены подшипники

19 которые обкатывают диски 4 по проточенным канавкам, чем обеспечивается постоянный зазор между выходными торцами световодов 2 и входными торцами сканирующих световодов

5. Фотоприемники 8 размещены в корпусах 20, установленных на дисках 4.

Сканирующий диск 6 приводится в движение от связанного с ним, например, фрикционно, диска 21, установленного на валу привода 7. Корпус сканатора закрывается крышками 22 с отверстиями для вывода оптических и электрических кабелей.

Устройство работает следующим об- 40 разом.

При поступлении сигнала "Пуск" на вход блока 7 управления, в нем срабатывает элемент памяти (не показан ), который запускает преобразователь тока, преобразующий постоянное напряжение в переменное, обеспечивающее зажигание протяженного ис" 1 точника оптического излучения. После включения указанного преобразователя

50 и источника 1 осуществляется включение привода сканирующего диска 6.

Появившийся световой поток от источника 1 просвечивает измерительные трубки манометра и воспринимается

55 входными торцами приемных световодов 2. Дальнейшая работа устройства зависит от того, какая жидкость применена в качестве рабочей для за938026

Результат предыдущего измерения сохраняется на цифровом индикаторе до завершения следующего цикла.

При заполнении измерительных трубок прозрачной жидкостью используется линзовый эффект в заполненных жидкостью частях измерительных тру" бок, что приводит к значительному возрастанию освещенности входных торцов приемных световодов 2 и увели-10 чению световых потоков тех световодов, которые перекрыты жидкостью.

В этом случае на входе пороговых. устройств схемы, выявления неравнозначности 9 устанавливают такое б порог, которое было бы больше информационного сигнала от световода с наименьшим затуханием,не перектытого столбом прозрачной жидкости, но меньше информационного сигнала от световода с наибольшим затуханием перекрытого столбом жидкости. В этом случае информационные сигналы, поступающие от перекрытых жидкостью световодов, проходят через пороговые 2 устройства схемы неравнозначности.

И цикл измерения разности уровней в этом случае происходит также, как и в предыдущем случае.

Предлагаемое устройство позволяет, таким образом, при равном расходе светопроводящего волокна измерять не только уровень непрозрачной жидкости, но и прозрачной, и в одной или в двух трубках сосудах ), что значительно расширяет область применения устройства. При этом возможность работы на оптически; различных жидкостях обеспечивается прежде всего благодаря использованию схе- 4 мы выявления неравнозначности. Кроме того, увеличение точности и (или) диапазона измерения не треоует увеличения числа фотоприемников благодаря использованию оптико-механического сканатора, что повышает надежность его работы.

Формула изобретения

Устройство для измерения разности уровней жидкости преимущественно в трубках U-образного манометра, содержащее источник и приемники опти-: ческого излучения, датчики начала и конца отсчета, соединенные с блоками формирования сигналов и управленйя с приводом, и цифровой индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения надежности, в него введены два оптико-механических ска-. натора, схема выявления неравнозначности и схема совпадения со счетчиком импульсов, при этом к входам оптикомеханических сканаторов подключены приемники оптического излучения, выполненны в виде световодов, которые через два сканирующих световода, установленных в подвижных дисках сканаторов с приводом от блока управления, оптически связаны с двумя фотоприемниками, электрически соединенными с входами схемы выявления не равнозначности, выход указанной схемы через последовательно соединенные схему совпадения и счетчик импульсов подключен к цифровому индикатору, прямой выход блока формирования сигналов соединен с вторым входом схемы совпадения, а инверсный - с управляющими входами цифрового индикатора и блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 292073, кл.-G 01 F 23/18), 21.04.69

2. Авторское свидетельство СССР

N 277331, кл. G 01 L 7/18, 09.07.68 (прототип).