12.08.2019
219.017.be26

ВЗРЫВОБЕЗОПАСНЫЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Взрывобезопасный волоконно-оптический уровнемер содержит источник оптического излучения, акустооптический модулятор, соединенный с высокочастотным генератором, фотоприемник, размещенные в блоке обработки измерительной информации, связанные оптическим волокном с волоконно-оптическим сенсором, установленным на контролируемом объекте. Выход акустооптического модулятора соединен с входным портом первого циркулятора, выходной порт циркулятора соединен с фотоприемником. Двунаправленный порт первого циркулятора соединен оптическим волокном с двунаправленным портом второго циркулятора, размещенным в сенсоре, выходной порт которого соединен с первым полюсом первого волоконно-оптического Y-разветвителя, выполненным из одномодового оптического волокна. Второй полюс первого Y-разветвителя соединен с входным портом третьего циркулятора, а третий полюс первого Y-разветвителя соединен со вторым полюсом второго Y-разветвителя. Первый полюс второго Y-разветвителя соединен с входным портом второго циркулятора, а третий полюс второго Y-разветвителя соединен с выходом третьего циркулятора, двунаправленный порт которого размещен в фокусе объектива коллиматора, а выход фотоприемника через усилитель соединен с частотным детектором, при этом частота высокочастотного электронного генератора изменяется по пилообразному закону. Технический результат заключается в повышении точности измерения уровня жидкости, упрощении конструкции и повышении надежности уровнемера. 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения уровня жидкостей в резервуарах любого типа в нефтяной и химической промышленности.

Аналогом данного технического решения является ОПТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР ЖИДКИХ СРЕД, содержащий источник светового излучения, соединенный с излучающим волоконно-оптическим световодом, и приемный волоконно-оптическим световод, связанный с измерительной системой, а входной торец приемного световода расположен на границе раздела жидкой и газообразной сред (патент RU 1840401 на изобретение, заявка: 2279420/28, от 21.05.1980, МПК G01F 23/22, G01F 23/30, опубликован: 20.11.2006 Бюл. №32.

Недостатком данного уровнемера является то обстоятельство, что входной торец приемного световода должен располагаться на границе раздела жидкой и газообразной сред, что может ограничить сферу применения. Еще одним недостатком рассматриваемого уровнемера является не большой диапазон измерения, определяемый размерами торца приемного световода.

Другим аналогом данного технического решения является УРОВНЕМЕР ЖИДКОСТИ (патент RU 2306531 на изобретение, заявка: 2006117719/28 от 24.05.2006, МПК G01F 23/22, G01F 23/30, опубликован: 20.09.2007 Бюл. №26).

Уровнемер жидкости содержит вертикальную трубу 1, охватывающую коаксиально установленный в ней цилиндрический корпус 2 с кольцевым зазором (от двух до пяти сантиметров). Кольцевой зазор герметично закрыт от контакта с измеряемой жидкостью горизонтальной перегородкой 3, покрытой зеркальным (отражающим) слоем с внутренней стороны и размещенной над каналами, сообщающими внутреннюю полость цилиндрического корпуса с измеряемой жидкостью в резервуаре. В верхней части уровнемера размещена ступенчатая полая насадка, в ступени меньшего диаметра которой закреплена с возможностью ограниченного вертикального перемещения труба. Ступенчатая насадка имеет опорное основание, которое герметично закрепляют на световом люке вертикального резервуара при помощи болтового соединения. Ступени насадки разделены герметично установленной стеклянной перегородкой, которая защищает внутреннюю полость большего диаметра от влияния отложений и паров измеряемой жидкости на работу контрольно-измерительных приборов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является волоконно-оптический уровнемер, содержащий источники и приемники оптического излучения, размещенные в блоке обработки измерительной информации, связанные оптическими волокнами, с волоконно-оптическим сенсором установленном на контролируемом объекте. [ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ (патент RU 2564683 на изобретение, заявка: 2014111955/28, от 27.03.2014, МПК G01F 23/22, опубликован: 10.10.2015 Бюл. №28). (прототип)].

Волоконно-оптический уровнемер содержит источники излучения, например, полупроводниковые светодиоды, подводящие (ПОВ) и отводящие (ООВ) оптические волокна, оптические стержни, корпуса, состоящие из трех частей: полых трубок, втулок со сквозным внутренним отверстием, наконечников с цилиндрическим сквозным отверстием, трубу, заглушку, приемники излучения, например, фотодиоды.

Наконечник выполнен в виде цилиндра и усеченного конуса, причем цилиндр является основанием для усеченного конуса, малое основание которого обращено в сторону шаровидного сегмента стержня.

Недостатком данного уровнемера является то обстоятельство, что он является сигнализатором с числом измерительных каналов равным N=Н/Δi, где Δi - порог срабатывания, Н- диапазон измеряемого уровня.

Так, например, при Н=20 м и Δi=5 мм, число измерительных каналов N будет равно 4000.

Другим недостатком рассматриваемого уровнемера является непосредственный контакт шарового сегмента с жидкостью, уровень которой необходимо измерить, что может ограничить сферу применения.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение конструкции и повышение его надежности.

Указанный технический результат достигается тем, что: в известном волоконно-оптическом уровнемере содержащем источник и приемник оптического излучения, размещенных в блоке обработки измерительной информации, связанные оптическим волокном, с волоконно-оптическим сенсором установленном на контролируемом объекте, новым является то, что источник оптического излучения соединен с оптическим входом акустооптического модулятора, выход которого связан с входным портом первого циркулятора, выходной порт циркулятора соединен с фотоприемником, двунаправленный порт первого циркулятора соединен оптическим волокном с двунаправленным портом второго циркулятора размещенном в сенсоре, выходной порт которого соединен с первым полюсом первого волоконно-оптического Y-разветвителя, выполненным из одномодового оптического волокна, второй полюс первого Y-разветвителя соединен с входным портом третьего циркулятора, а третий полюс первого Y-разветвителя соединен с вторым полюсом второго Y-разветвителя, при этом первый полюс второго Y-разветвителя соединен с входным портом второго циркулятора, а третий полюс второго Y-разветвителя соединен с выходом третьего циркулятора, двунаправленный порт которого расположен в фокусе объектива коллиматора, выход фотоприемника через усилитель соединен с частотным детектором, при этом управляющий вход акустооптического модулятора соединен с высокочастотным электронным генератором, частота которого изменяется по пилообразному закону

ƒ=ƒmin+bt, -T≤t≤T,

где - b=(ƒmaxmin)/T, Т≤с/2L, с - скорость света, L - минимальное расстояние от сенсора до поверхности измеряемого уровня жидкости.

Таким образом, предлагаемое изобретение представляет собой техническое решение задачи, являющееся новым, промышленно применимым и обладающим изобретательским уровнем, т.е. предлагаемое изобретение отвечает критериям патентоспособности.

На фиг. 1 приведена функциональная схема волоконно-оптического уровнемера:

1 - одномодовый лазер, 2 - акустооптический модулятор, 3 - высокочастотный управляемый генератор, 4 - первый циркулятор, 5 - фотоприемник, 6 - частотный детектор, установленные в блоке обработки измерительной информации - 7. В сенсоре - 8, размещены: второй циркулятор - 9, 10 - первый Y-разветвитель, 11 - второй Y-разветвитель, 12 - третий циркулятор, 13 - объектив коллиматора. Сенсор - 8 установлен на емкости - 14, в которой измеряется уровень жидкости. Блок обработки измерительной информации - 7 связан с сенсором - 8 волоконно-оптическим кабелем - 15.

На фиг. 2 представлен график изменения частоты акустооптического модулятора.

Волоконно-оптический уровнемер работает следующим образом.

Излучение с частотой ν одномодового лазера 1, направляется в акустооптический модулятор 2. Высокочастотный вход акустооптического модулятора 2 соединен с высокочастотным генератором 3, частота которого ƒ меняется по пилообразному закону (фиг. 2)

где ; -Т≤t≤Т.

В момент времени t1 на выходе акустооптического модулятора 2 частота излучения будет ν+ƒ1.

Излучение частотой ν+ƒ1, с выхода акустооптического модулятора, направляется на входной порт первого циркулятора 4, и далее через двунаправленный порт циркулятора 4, при помощи длинного волоконно-оптического кабеля 15, соединяющего блок обработки измерительной информации 7, с сенсором 8, попадает на двунаправленный порт второго циркулятора 9, размещенном в сенсоре 8. Сенсор 8 устанавливается непосредственно на емкости 14, где необходимо измерять уровень.

Далее излучение проходит через выходной порт второго циркулятора 9, первый полюс первого волоконно-оптического Y-разветвителя 10, входной порт третьего циркулятора 12, двунаправленный порт третьего циркулятора 12 и объектив коллиматора 13, в фокусе которого расположен торцевая поверхность двунаправленного порта третьего циркулятора 12. Излучение, достигнув поверхности жидкости и отразившись от нее, собирается объективом коллиматора 13 на торцевой поверхности двунаправленного порта третьего циркулятора 12 и через его выходной порт попадает на второй полюс второго волоконно-оптического Y-разветвителя 11. Излучение с частотой ν+ƒ2 пришедшее с третьего полюса первого волоконно-оптического Y-разветвителя 10 в момент времени t2, и излучение с частотой ν+ƒ1 пришедшее с второго полюса второго волоконно-оптического Y-разветвителя 11 суммируются, в результате на его первом полюсе наблюдается биение интенсивности суммарного светового потока с частотой ƒ21. Суммарный световой поток с разностной частотой Δƒ=ƒ21 через входной порт второго циркулятора 9, попадает на его двунаправленный выход и далее по волоконно-оптическому кабелю 15 направляется на входной порт первого циркулятора 4 и фотоприемник 5. Разностная частота Δƒ, которая пропорциональна времени прохождения излучения от объектива коллиматора до линии раздела воздух-жидкость Δt=t2-t1, измеряется частотным детектором 6.

Время необходимое для прохождения излучения расстояния L от коллиматора до поверхности жидкости и обратно будет:

где с - скорость света.

В момент времени t2=t1+Δt частота излучения на первом входном полюсе второго волоконно-оптического Y-разветвителя, будет:

ν+ƒ2=ν+ƒmin+bt2,

а на втором входном полюсе второго волоконно-оптического Y-разветвителя излучение будет с частотой ν+ƒ1. При этом разность частот

Δƒ=ƒ21=Δtb или

Подставляя (3) в (2), получим

Так, например, принимая максимальное значение измеряемого уровня равным L=30 м., период изменения частоты акустооптического модулятора Т=2L/c=60/3⋅108=20⋅10-8 сек. При ƒmin=20⋅106 Гц, ƒmax=200⋅106 Гц, значение b будет b=180⋅106/20⋅10-8=9⋅1014 сек-2.

с/2b=3⋅108/2⋅9⋅1014=0,166⋅10-6 м⋅сек.

С учетом соотношения (4), номинальная статическая характеристика измерителя уровня будет

L=0,166⋅10-6Δƒ

То есть разности частот 1 Гц. будет соответствовать L=0,166 мкм.

Технический результат предлагаемого изобретения следующий. В предлагаемой конструкции волоконно-оптического уровнемера реализовано непрерывное измерение уровня жидкости, что позволяет контролировать уровень жидкости в широких пределах и с высокой точностью. Так при погрешности измерения частоты частотным детектором Δƒ=1 гц., погрешность измерения уровня составляет ΔL=0,166 мкм.

Сенсор, в предлагаемой новой конструкции волоконно-оптического уровнемера не содержит активных элементов, требующих электрического питания, что позволяет его использовать на самых взрывоопасных и пожароопасных объектах.

Источники информации:

1 Патент на изобретение RU 1840401 «ОПТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР ЖИДКИХ СРЕД», МПК G01F 23/22, приоритет от 21.05.1980;

2 Патент на изобретение RU 2306531 «УРОВНЕМЕР ЖИДКОСТИ», МПК G01F 23/22, приоритет от 20.09.2007;

3 Патент на изобретение RU 2564683 «ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ», МПК G01F 23/22, приоритет от 27.03.2014.


ВЗРЫВОБЕЗОПАСНЫЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР
ВЗРЫВОБЕЗОПАСНЫЙ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 23.
13.02.2018
№218.016.24be

Способ пристрелки цели с использованием квадрокоптера

Изобретение относится к области боевого применения артиллерии и может быть использовано для корректировки стрельбы артиллерии по целям, ненаблюдаемым с огневых позиций. Пристрелку цели (1) производят с помощью квадрокоптера (3) с видеокамерой (2) и пультом управления с планшетом (4). Определяют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642554
Дата охранного документа: 25.01.2018
04.04.2018
№218.016.30f9

Способ определения травмобезопасности бронешлема при взрыве боеприпаса

Изобретение относится к способам определения травмобезопасности средств индивидуальной бронезащиты, преимущественно шлемов для головы. Способ заключается в выполнении следующих операций: наносят удары с известной энергией по защищенному штатным средством – бронешлемом - имитатору объекта защиты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644901
Дата охранного документа: 14.02.2018
10.05.2018
№218.016.497f

Автономная гелиоэлектрическая люстра "агэлюкс"

Изобретение относится к автономной гелиоэлектрической люстре, предназначенной для использования солнечной радиации для искусственного освещения объектов различного назначения. Технической задачей является повышение эффективности искусственного освещения. Автономная гелиоэлектрическая люстра...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651455
Дата охранного документа: 20.04.2018
10.05.2018
№218.016.4a1a

Способ защиты объектов бронетанковой техники и устройство для его реализации

Группа изобретений относится способу защиты объектов бронетанковой техники и устройству, реализующему способ. Способ заключается в постановке по глубине маскирующей аэрозольной завесы путем последовательного выброса из корпуса метаемой в направлении угрозы гранаты аэрозолеобразующих горящих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651319
Дата охранного документа: 19.04.2018
16.09.2018
№218.016.884f

Способ позиционирования объекта засечкой азимута с первого измерительного пункта и угла места с дальностью - со второго

Изобретение относится к способу определения положения летательного аппарата. Для определения местоположения летательного аппарата в декартовой системе координат производят засечки дирекционного угла с первого измерительного пункта с известными координатами и угла места со второго измерительного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667115
Дата охранного документа: 14.09.2018
19.01.2019
№219.016.b19a

Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго

Изобретение относится к области определения координат летательных аппаратов различного назначения и может быть использовано в военной технике. Достигаемый технический результат - разработка способа определения координат летательных аппаратов при наличии минимально необходимого объема...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677586
Дата охранного документа: 17.01.2019
01.03.2019
№219.016.c8a5

Уплотнительное устройство с автокомпенсацией износа

Изобретение относится к области уплотнительной техники, в частности к конструкциям импульсных гидравлических аккумуляторов (ИГА). Уплотнительное устройство с автокомпенсацией износа содержит уплотнительный блок из двух наружных и одного внутреннего направляющих колец из фторопласта, выполненных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680780
Дата охранного документа: 26.02.2019
14.04.2019
№219.017.0c80

Способ определения положения объекта засечкой с двух измерительных пунктов по азимуту, углу места и дальности

Изобретение относится к области определения координат летательных аппаратов и может быть использовано в военной технике. Достигаемый технический результат - определение координат летательных аппаратов при производстве внешнетраекторных измерений дальномерно-пеленгационным способом с двух...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684733
Дата охранного документа: 12.04.2019
20.06.2019
№219.017.8cce

Мобильный комплекс контейнерного типа для проведения лабораторных испытаний порохов

Изобретение относится к передвижным химико-аналитическим лабораториям, в частности для испытаний порохов. Мобильный комплекс контейнерного типа для проведения лабораторных испытаний порохов размещается в трех контейнерах. В первом контейнере имеется помещение (1) испытаний порохов на химическую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691680
Дата охранного документа: 17.06.2019
26.06.2019
№219.017.9262

Боевая часть управляемого противотанкового снаряда

Изобретение относится к военной технике и, в частности, к конструкции кумулятивных боеприпасов, предназначенных для пробития брони. Технический результат - увеличение пробивной силы кумулятивной струи и, соответственно, толщины пробиваемой брони, а также повышение поражающего действия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692308
Дата охранного документа: 24.06.2019
Показаны записи 1-10 из 87.
20.05.2013
№216.012.415b

Бесшатунный оппозитный двигатель внутреннего сгорания

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Бесшатунный оппозитный двигатель внутреннего сгорания содержит оппозитные цилиндры с поршнями и преобразующий механизм зубчатого типа, в котором первый поршень жестко связан с левой зубчатой втулкой преобразующего механизма, второй...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482301
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.10.2013
№216.012.75cf

Устройство для получения газообразного водорода

Изобретение относится к области химии. Устройство для получения водорода из воды, состоящее из корпуса, в котором размещен реактор, где закреплены электроды с приложенным к ним электрическим напряжением, отличающееся тем, что рабочие электроды выполнены сетчатыми цилиндрами из алюминиевых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495819
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.02.2014
№216.012.a6f5

Глушитель

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования в двигателях внутреннего сгорания. Сущность изобретения: глушитель содержит корпус с торцевыми стенками и впускным, выпускным патрубками. Во впускной камере имеются завихрители различной длины, направленные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002508456
Дата охранного документа: 27.02.2014
27.04.2014
№216.012.bead

Термостат с электромагнитным управлением

Изобретение относится к устройствам контроля и регулирования температуры движущейся среды в системах охлаждения автомобильных двигателей внутреннего сгорания. Термостат для системы жидкостного охлаждения двигателей внутреннего сгорания содержит корпус с подводящим патрубком и двумя отводящими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514553
Дата охранного документа: 27.04.2014
27.05.2014
№216.012.c9ae

Устройство управления автомобилем

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Устройство управления автомобилем содержит приводную шестерню, рейку, продольные рулевые тяги, жестко закрепленные к рейке, рычаги, поворотные кулаки, с установленными на них колесами. Устройство управления автомобилем содержит блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517396
Дата охранного документа: 27.05.2014
10.06.2014
№216.012.cbd5

Турбокомпрессор с регулируемым наддувом

Изобретение относится к агрегатам турбонаддува двигателей внутреннего сгорания и позволяет повысить эффективность наддува за счет применения второго колеса турбокомпрессора, соединенного с электродвигателем через блокирующуюся муфту, который обеспечивает наддув при пуске двигателя внутреннего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517952
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.06.2014
№216.012.cf02

Гидроусилитель руля червячного типа

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Гидроусилитель руля червячного типа содержит цилиндр усилителя, распределитель, перепускной клапан, предохранительный клапан. В конструкции усилителя применяется червячное зацепление, где червяк с гайкой и шариковым наполнением,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518765
Дата охранного документа: 10.06.2014
10.09.2014
№216.012.f177

Демпфер откатных частей артиллерийского орудия

Изобретение относится к демпфирующим устройствам, а именно к демпферам откатных частей артиллерийского орудия. Демпфер содержит цилиндрический корпус, внутри которого расположены цилиндрическая возвратная пружина, направляющая втулка и четыре рессорных пружины. Цилиндрическая возвратная пружина...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527637
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.09.2014
№216.012.f1cc

Термический механизм приведения в действие пожаротушащего генератора

Изобретение относится к пожарной технике, в частности к огнетушителям, применение которых возможно в автоматическом режиме. Термический механизм приведения в действие пожаротушащего генератора включает расположенный в корпусе ударник с охватывающей его пружиной, нагружающей ударник в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527722
Дата охранного документа: 10.09.2014
20.09.2014
№216.012.f6ae

Бесколлекторный роторный электрический двигатель

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в электроприводах общепромышленных механизмов. Техническим результатом является увеличение момента силы тяги электродвигателя для облегчения его запуска и повышение КПД двигателя. Cтатор двигателя выполнен в виде тороида с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002528983
Дата охранного документа: 20.09.2014

Похожие РИД в системе