CS273553B1 - Method of transparent liquid's level height's change measuring - Google Patents
Method of transparent liquid's level height's change measuring Download PDFInfo
- Publication number
- CS273553B1 CS273553B1 CS805486A CS805486A CS273553B1 CS 273553 B1 CS273553 B1 CS 273553B1 CS 805486 A CS805486 A CS 805486A CS 805486 A CS805486 A CS 805486A CS 273553 B1 CS273553 B1 CS 273553B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- level
- liquid
- measuring
- monochromatic light
- laser beam
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 17
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 229910001374 Invar Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000251131 Sphyrna Species 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000001028 reflection method Methods 0.000 description 1
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
(57) Předmět řešení je určen k velmi přesnému měření změny výšky hladiny průhledné kapaliny pomocí měrného laserového paprsku monochromatického světla. Dosud používané způsoby měření neumožňují měřit výšku hladiny kapaliny s přesností vyšší než - 0,05 mra. Zařízeni k měření výšky hladiny podle dosud používaných metod v některých případech deformují tvar hladiny čidlem, nebo mají pohyblivé mechanické díly, které snižují přesnost měření, zvyšují poruchovost a rychleji se opotřebovávají. Způsob měření využívá rozdílných optických vlastností kapaliny o prostředí nad kapalinou a umožňuje měřit změnu výšky hladiny ka-, paliny bez deformace tvaru hladiny. Měrný laserový paprsek monochromatického světla prochází kolmo hladinou kapaliny a je měřen fázový posun monochromatického světla měrného leserového paprsku, ke kterému dojde změnou optické dráhy při změně výšky hladiny kapaliny.(57) The object of the solution is intended for very precise measurement of the change in the level of the transparent liquid by means of a specific laser beam of monochromatic light. The measurement methods used so far do not allow the measurement of liquid level with an accuracy of more than - 0.05 mra. Level measuring devices according to the methods used hitherto distort the shape of the level sensor, or have movable mechanical parts that reduce measurement accuracy, increase failure rate and wear more quickly. The measurement method utilizes different optical properties of the liquid from the environment above the liquid and allows to measure the change in the height of the liquid without distorting the shape of the liquid. The specific laser beam of monochromatic light passes perpendicularly through the liquid level, and the phase shift of the monochromatic light of the specific leser beam that is measured by changing the optical path when the liquid level is changed is measured.
e*E*
0Ί0Ί
CS 273CS 273
CS 273553 31CS 273553 31
Vynález se týká způsobu měření změny výšky hladiny průhledné kapaliny pomocí měrného laserového paprsku monochromatického světla, zejména pro velmi přesné měření změny výšky hladiny menší než 1 mm.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for measuring the level change of a transparent liquid by means of a monochromatic light laser beam, in particular for very accurate measurement of a level change of less than 1 mm.
Měření změny výšky hladiny kapaliny je v současnosti prováděno například pomocí hladinoměru s plovákem na invarovém drátě, navíjeném na buben. Měřena je délka odvinutí drátu při dosednutí plováku na hladinu. Jinou využívanou metodou je stanovení polohy šroubu s maticí a jehlovým čidlem při jeho kontaktu o elektricky vodivou kapalinou. Dosud používané metody měření výšky hladiny mají nevýhodu v tom, že vlastní čidlo narušuje tvar hladiny kapaliny ve svém okolí vlivem smáčení. Mechanické části hlačinomírů jsou náročné na přesnost výroby, na údržbu a podléhají opotřebení, které má vliv na přesnost měření.The measurement of the change in the liquid level is currently carried out, for example, by means of a level meter with a float on an invar wire wound on a drum. The wire unwinding length is measured when the float comes to the surface. Another method used is to determine the position of the screw with the nut and the needle sensor when it is in contact with an electrically conductive liquid. The previously used methods of level measurement have the disadvantage that the sensor itself disturbs the shape of the liquid level in its surroundings due to wetting. The mechanical parts of the Hammerheads are demanding on manufacturing accuracy, maintenance and are subject to wear and tear which affects the accuracy of the measurement.
Monochromatičnost laserového paprsku využívá metoda měření fázového posunu monochromatického světla při změně polohy plováku s odražečem. Tato metoda je přesnější než ostatní, ale rovněž u ní dochází k deformaci tvaru hladiny kapaliny. Obdobně je tomu i při měření změny kapacity kondenzátoru při jeho ponořování do kapaliny, přičemž ae využívá rozdílnosti prostředí nad kapalinou o kapaliny jako dielektrika.The monochromaticity of the laser beam uses a method of measuring the phase shift of monochromatic light when the float with the reflector is changed. This method is more accurate than others, but it also deforms the shape of the liquid level. The same is true when measuring the capacitance change of a capacitor as it is immersed in a liquid, whereby ae utilizes differences in the environment above the liquid and the liquid as dielectrics.
Skutečnosti, že laserový paprsek je velmi úzký, a rozdílných hodnot indexu lomu prostředí nad kapalinou a kapaliny využívá metoda šikmého odrazu paprsku na hladině, přičemž je měřena odchylka paprsku způsobená změnou výšky hladiny. Odrazu vln od hladiny využívá metoda, jejíž podstatou je měření časového úseku mezi vysláním s přijetím od hladiny odraženého zvukového signálu.The fact that the laser beam is very narrow, and the different refractive index values of the medium over the liquid and the liquid, utilizes the oblique reflection method of the beam at the surface, measuring the beam deviation caused by the change in level. Reflection of waves from the surface is utilized by a method whose essence is the measurement of the time interval between transmissions with reception from the level of the reflected audio signal.
Všechny dosud používané metody měření mají buc! omezenou přesnost měření do í 0,05 mm, nebo dochází při jejich užití k deformaci hladiny v okolí vlastního čidla.All measurement methods used so far have buc! limited accuracy of measurement up to, 0.05 mm, or when used, the level distortion around the sensor itself.
Uvedené nedostatky odstraňuje předložený způsob měření výšky hladiny průhledné kapaliny pomocí měrného laserového paprsku monochromatického světla podle vynálezu, jehož podstatou je, že se měří fázový posun monochromatického světla měrného laserového paprsku způsobený změnou optické dráhy měrného laserového paprsku pocházejícího kolmo plochou hladiny průhledné kapaliny při změně výšky hladiny průhledné kapaliny při změně výšky hladiny průhledné kapaliny.The present method of measuring the level of transparent liquid by means of the monochromatic light laser beam of the present invention is based on measuring the phase shift of the monochromatic light of the specific laser beam caused by changing the optical path of the specific laser beam coming perpendicularly transparent liquid when changing the level of transparent liquid.
Fázový posun monochromatického světla měrného paprsku, způsobený zněnou optické dráhy při změně výšky hladiny, je měřen v celých násobcích základní měrné jednotky, kterou je obvykle jedna osmina vlnové délky monochromatického světla měrného paprsku v prostředí nad kapalinou.The phase shift of the monochromatic light of the measuring beam, caused by the changed optical path at the level change, is measured in full multiples of the basic unit of measurement, which is usually one-eighth of the wavelength of the monochromatic light of the measuring beam in the supernatant.
Způsob měření umožňuje například zařízení složené z laserového interferometru a zpětného odrážeČe, upravené tak, že nad hladinou kapaliny je umístěn laserový interferometr a pod hladinou kapaliny je upevněn zpětný odrážeč tak, že měrný paprsek monochromatického světlo vyslaný laserovým interferometrem dopadá kolmo no hladinu kapaliny, prochází kapalinou a odráží se ve zpětném odrážeči.For example, a laser interferometer and backscatter device is provided to adjust the measurement so that a laser interferometer is positioned above the liquid level and a backward reflector is mounted below the liquid level so that the monochromatic light beam emitted by the laser interferometer strikes perpendicular to the liquid level. and is reflected in the reflector.
Prochází znovu kolmo hladinou kapaliny a vstupuje do laserového interferometru.It traverses perpendicularly through the liquid level and enters the laser interferometer.
Označíme vlnovou délku monochromatického světla laserového paprsku v prostředí nad kapalinou a v kapalině A g· Fázový posun monochromatického světla měrného paprsku při změně výšky hladiny kapalinyH je kde je počet měrných jednotek vzdálenosti pro prostředí nad kapalinou, = Λ ^/5. Obdobnou měrnou jednotkou ^2 “ 2^8 1ζβ Ζθνέ8ΐ Pro kapalinu. Když vyjádříme měřenou změnu výšky hladinyWe denote the wavelength of the monochromatic light of the laser beam in the liquid and liquid environment A g · Phase shift of the monochromatic light of the specific beam when the liquid level is changedH is where the number of units of measurement for the liquid environment is = Λ ^ / 5. A similar unit of measurement ^ 2 "2 ^ 8 1ζβ Ζθνέ8ΐ P ro liquid. When we express the measured level change
H jako násobek měrné délky nebo LgH as a multiple of the specific length or Lg
H = N^.L^/2 = N2.L2/2 a protože platí Nlf = ¾ - N1H ^ = N ^ .L / 2 = N 2 .L 2/2 and paying LF N = ¾ - N 1
CS 273553 Bl potomCS 273553 B1 then
Nj = N^ · Jt g/ ( JL j — Λ 2 * Měřená změna výšky hladiny kapaliny je tedy o 1 Nj = N ^ · Jt g / (JL j - Λ 2 * Measured change of liquid level is thus by 1
2(—--1) .2 (—-- 1).
ít 2 (I)2 (I)
Způsob měření podle vynálezu umožňuje měřit výšku hladiny průhledné kapaliny bez narušení tvaru hladiny. Nepoužívá žádné pohyblivé mechanické díly, nevyžaduje tedy náročnou údržbu a nesnižuje se přesnost měření opotřebením.The measurement method according to the invention makes it possible to measure the level of a transparent liquid without disturbing the shape of the level. It does not use any moving mechanical parts, so it does not require heavy maintenance and does not reduce the accuracy of wear measurements.
PříkladExample
Je třeba určit změnu výšky hladiny vody v nádobě, přičemž prostředím ned hladinou vody je vzduch. Vlnová délka monochromatického světla měrného laserového paprsku ve vzduchu, získaná například nezávislým měřením, je Jl j, = 0,6336.10-6 mm a ve vodě % 2 ~ 0,4764.10-6 mm. Údajem laserového interferometru jsou celé násobky měrné jednotky L-j. = yb ]/θ = 0,0792.10-6 mm. Pokud naměří laserový interferometr při zvýšení hladiny vody Nlf = 302751 měrných jednotek, potom podle rovnice (X) je změna výšky hladiny moderátoru Δ H = 3,02751.105 . 0,0792.10-6/(2.((0,6336.10^/0,4764.10-6) - 1)) = 0 0363 mm.It is necessary to determine the change in the water level in the vessel, where the environment is not the water level is air. The wavelength of the monochromatic light of the specific laser beam in the air, obtained, for example, by an independent measurement, is J 1 = 0.6336.10 -6 mm and in water% 2 ~ 0.4764.10 -6 mm. The laser interferometer reading is whole multiples of the unit of measure Lj. = yb] / θ = 0.0792.10 -6 mm. If the laser interferometer measures N lf = 302751 units of measure when the water level is increased, then according to equation (X), the moderator level change is Δ H = 3.02751.10 5 . 0.0792.10 -6 /(2.((0.6336.10^/0.4764.10 -6 ) -1)) = 0 0363 mm.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS805486A CS273553B1 (en) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | Method of transparent liquid's level height's change measuring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS805486A CS273553B1 (en) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | Method of transparent liquid's level height's change measuring |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS805486A1 CS805486A1 (en) | 1990-08-14 |
| CS273553B1 true CS273553B1 (en) | 1991-03-12 |
Family
ID=5430627
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS805486A CS273553B1 (en) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | Method of transparent liquid's level height's change measuring |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS273553B1 (en) |
-
1986
- 1986-11-07 CS CS805486A patent/CS273553B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS805486A1 (en) | 1990-08-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103267743B (en) | A kind of apparatus for measuring refractive index and method | |
| US1756785A (en) | Optical measuring instrument | |
| US5041779A (en) | Nonintrusive electro-optic field sensor | |
| ATE225929T1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE THICKNESS OF TRANSPARENT OBJECTS | |
| US3680963A (en) | Apparatus for measuring changes in the optical refractive index of fluids | |
| CA1141190A (en) | Apparatus for determining the refractive index profile of optical fibres | |
| EP0167277A2 (en) | A micro-displacement measuring apparatus | |
| CN203259473U (en) | Refractivity measuring device | |
| Fujii et al. | Volume determination of fused quartz spheres | |
| CN105866071A (en) | Device for measuring refractive index through optical fiber interferometry | |
| CS273553B1 (en) | Method of transparent liquid's level height's change measuring | |
| US2655073A (en) | Optical thickness gauge | |
| RU2141621C1 (en) | Interferometric device to measure physical parameters of clear layers ( versions ) | |
| RU2506568C2 (en) | Device to measure index of refraction | |
| US2630042A (en) | Differential refractometer | |
| RU2744159C1 (en) | Fiber-optical signaler of level and type of liquid | |
| SU879293A1 (en) | Device for measuring transparent film thickness | |
| O'Sullivan et al. | A Fizeau fringe interferometer for fiber outside diameter measurements | |
| SU1265472A1 (en) | Device for measuring contour of cross section of transparent optical members | |
| Lavrov et al. | Two-wave laser displacement meter | |
| RU2261449C2 (en) | Device for measuring speed of motion of transportation vehicle | |
| SU1476353A1 (en) | Method for measuring optic constants of absorbing media | |
| SU938660A1 (en) | Device for remote measuring of distances | |
| Downs | Problems associated with thin film measurement using double beam interference microscopy | |
| SU741121A1 (en) | Interference refractometer |