20 / 82
Современные и перспективные раз
работки авиационной, ракетно кос
мической и другой техники нужда
ются в определённой номенклатуре
датчиков для систем контроля, диа
гностики и управления, к которым
предъявляют повышенные требова
ния безопасности и работоспособ
ности в жёстких условиях эксплуа
тации.
Существующие датчики и системы
измерения уровня топлива, основан
ные на таких физических принци
пах, как ёмкостный, индуктивный и
др., используют дополнительные
системы защиты от искры, посколь
ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ
20
WWW.SOEL.RUСОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
◆
№ 6 2011
ку для преобразования измеритель
ной информации применяются элек
трические сигналы. Это, в свою оче
редь, приводит к увеличению массы
датчиков. В вертолётной технике до
настоящего времени используются
поплавковые уровнемеры, занимаю
щие до 10% объёма топливного бака
и не позволяющие с высокой точ
ностью выполнять измерения при
наклоне относительно линии гори
зонта. Кроме того, такая система мо
жет выйти из строя при механичес
ких воздействиях. Поэтому была
поставлена задача создать систему
измерения уровня жидкого топлива,
которая отвечала бы вышеупомяну
тым требованиям и не обладала не
достатками существующих средств
измерения.
В работе [1] описан волоконно
оптический сигнализатор уровня
жидкости, который частично решает
поставленную задачу. Недостатком
данного сигнализатора является от
сутствие возможности контролиро
вать несколько значений уровня жид
кости.
Для полного решения поставленной
задачи была разработана волоконно
оптическая система измерения уров
ня топлива (ВОСИУТ), показанная на
рисунке 1 [2]. Система содержит источ
ники излучения 1, например, полу
проводниковые светодиоды, подво
дящие (ПОВ) 2 и отводящие (ООВ) 3
оптические волокна, оптические стерж
ни 4, Г образные корпуса 5, трубу 6,
приёмники излучения 11, например
фотодиоды.
Стержни 4 имеют круглое сечение и
выполнены с шаровидными сегмента
ми на рабочем торце, обращёнными в
сторону жидкости радиусом
R
, опреде
ляемым выражением:
d
ов
≤
R
≤
1,5
d
ов
,
(1)
где
d
ов
– диаметр оболочки оптичес
кого волокна из оптически прозрач
ного материала, например, из кварце
вого стекла, для которого выполняется
условие:
n
СР
<
n
Т
<
n
1
,
где
n
СР
,
n
Т
,
n
1
– показатели преломле
ния окружающей среды, топлива и
стержня соответственно.
Цилиндрическая часть стержней 4
закрепляется в Г образных корпусах с
помощью соединительного состава
с коэффициентом преломления
n
2
,
меньшим коэффициента преломле
ния топлива
n
т
(
n
2
<
n
т
), при этом ша
ровой сегмент выступает за пределы
корпуса 5 на значение, равное радиу
су стержня
R
. С источниками излуче
ния 1 состыкованы ПОВ 2, количест
во которых равно количеству точек
a
б
4
3
11
1
2
A
1 1 1 11 11 11
6
19
5
L
H
Δ
i
Рис. 1. Конструкция волоконно оптической системы измерения уровня топлива
Волоконно оптическая система измерения
уровня топлива
Андрей Архипов, Дмитрий Серебряков, Татьяна Мурашкина,
Александр Бадеев, Антон Щевелев (г. Пенза)
Описывается новая система измерения уровня (ВОСИУТ),
разработанная на базе волоконно оптических сигнализаторов уровня
жидкости и предназначенная для дискретного измерения уровня
топлива в требуемом диапазоне. Система отличается повышенной
надёжностью, искробезопасностью и высокими массогабаритными
характеристиками. Работа выполнена при финансовой поддержке
в форме гранта Министерства образования и науки.
© СТА-ПРЕСС