ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОЕ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО РАСХОДА ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ЖИДКОСТЕЙ

Полезная модель относится к области информационно-измерительной техники и может быть использована в системах контроля расхода жидких сред на предприятиях химической и нефтегазовой промышленности.
Известен измеритель расхода электропроводящих жидкостей (Раннев Г.Г. Методы и средства измерений / Г.Г. Раннев, А.П. Тарасенко. Москва: ИЦ Академия, 2008.- 336 с), содержащий магнитопровод с обмоткой и полюсами, в зазоре между которыми расположена труба из немагнитного материала, по которой протекает электропроводящая жидкость. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея протекающая жидкость отождествляется с проводником. Перпендикулярно полюсам в трубе имеются диаметрально противоположные отверстия с электродами, в которых наводится Э.Д.С при протекании в трубе электропроводящей жидкости.
Отображение информации о величине измеряемого расхода осуществляется посредством стрелочных измерительных приборов.
Недостатком известного измерителя расхода является дополнительная Э.Д.С. от действия внешних магнитных полей.
В качестве прототипа выбрана измерительная система контроля расхода электропроводящих жидкостей (Панфилов В.А. Электрические измерения. Москва: ИЦ Академия, 2006. - 288 с), содержащая магнитопровод с полюсами, в зазоре между которыми расположена труба с диаметрально противоположно размещенными отверстиями, в которые вставлены две пластины, контактирующие с протекающей в трубе электропроводящей жидкостью.
Недостатком прототипа является малое быстродействие, что имеет существенное значение при автоматизации установок контроля учета расхода жидких продуктов.
Задачей полезной модели является создание нового устройства - волоконно-оптического информационно-измерительного устройства расхода электропроводящих жидкостей с достижением следующего технического результата: увеличение быстродействия.
Достижение данного технического результата обеспечивается тем, что в волоконно-оптической информационно-измерительной системе расхода электропроводящих жидкостей, содержащей магнитопровод с полюсами, в зазоре между которыми расположена труба с диаметрально противоположно размещенными отверстиями, в которые вставлены две пластины, контактирующие с протекающей в трубе электропроводящей жидкостью, в отличие от прототипа, эти две пластины электрически соединены с электродами электрооптического датчика, между которыми размещен электрооптический кристалл, электрооптический датчик оптически соединен своим входом с последовательной цепочкой лазерный диод-поляризатор, а выходом соединен с анализатором и фотодиодом, выход фотодиода подключен ко входу управляемого клавиатурой микроконтроллера, содержащего микропроцессор, усилитель и аналого-цифровой преобразователь (не показаны), а его выход подключен ко входу жидкокристаллического индикатора.
На фигуре приведена функциональная схема волоконно-оптической информационно измерительной системы расхода электропроводящих жидкостей.
Волоконно-оптическое информационно-измерительное устройство расхода электропроводящих жидкостей содержит: магнитопровод 1, содержащий в основании обмотку 2, питаемую переменным напряжением ~U. В зазоре между полюсами 3 и 4 магнитопровода 1 размещена труба 5 из изоляционного материала.
В теле трубы 5 имеются диаметрально противоположно расположенные отверстия, в которые вставлены пластины 6, электрически соединенные с электродами 7 электрооптического датчика и контактирующие с протекающей в трубе 5 электропроводящей жидкостью.
Оптическую часть системы составляют: лазерный диод 9; поляризатор 10; электрооптический датчик, содержащий два электрода 7 в зазоре между которыми размещен электрооптический кристалл 8; анализатор 11; фотодиод 12. Последовательно с фотодиодом электрически соединен микроконтроллер 13, содержащий микропроцессор, усилитель и аналого-цифровой преобразователь (не показаны).
3
Заявляемая полезная модель работает следующим образом. При протекании по трубе электропроводящей жидкости происходит взаимодействие силовых линий магнитного потока Ф (фигура) с электрическими контурами, создаваемыми в трубе протекающей электропроводящей жидкостью, что в итоге приводит к появлению разности потенциалов между пластинами 6, а следовательно, и к подаче напряжения на электроды 7. Это напряжение, как известно, пропорционально объемному расходу Q, измеряемому в м/сек (фигура).
-7
В электрооптическом датчике при взаимодействии электрического поля, создаваемого между электродами 7 приложенным напряжением, со световым потоком в виде электромагнитной волны имеет место электрооптический эффект Поккельса, обладающий высоким быстродействием 10 сек. В результате этого эффекта на выходе анализатора 11 мощность луча света, поступающего на вход фотодиода 12, пропорциональна напряжению, а следовательно объемному расходу Q. Электрический сигнал фотодиода 12 поступает на вход микроконтроллера 13, в котором проходит обработка этого сигнала и результат выдается в цифровом коде на жидкокристаллическом индикаторе 14. Последний отображает расход в числовом виде. С помощью клавиатуры управления 15 осуществляется управление режимами работы микроконтроллера 13 и алгоритмом обработки сигнала, поступающего с фотодиода 12 в микроконтроллер 13.
-7
Таким образом, предлагаемая полезная модель, в которой используется электрооптический датчик (с высоким быстродействием 10 сек) с электронной схемой для измерения разности потенциалов между пластинами (установленными в диаметрально противоположных отверстиях в теле трубы из немагнитного материала), пропорциональной объемному расходу жидкости, обеспечивает достижение технического результата - повышение быстродействия.