RU84118U1 - OPTICAL DENSITY METER - Google Patents

Abstract

1. Оптический измеритель плотности, состоящий из генератора электрического сигнала, соединенного со стабилизированным лазерным излучателем на основе полупроводникового лазера, канала компенсации нестабильности излучения, оптически прозрачной измерительной ячейки, приемника отраженного излучения и устройства обработки сигналов, отличающийся тем, что стабилизированный лазерный излучатель и приемник отраженного излучения жестко закреплены на оптически прозрачной измерительной ячейке, а канал компенсации нестабильности излучения реализован путем дополнительного соединения выхода фотодиода полупроводникового лазера излучателя с устройством обработки сигналов. ! 2. Оптический измеритель плотности по п.1, отличающийся тем, что оптически прозрачная измерительная ячейка выполнена в виде пластины или стержня.1. An optical density meter, consisting of an electric signal generator connected to a stabilized laser emitter based on a semiconductor laser, a radiation instability compensation channel, an optically transparent measuring cell, a reflected radiation receiver and a signal processing device, characterized in that the stabilized laser emitter and reflected reflection receiver radiation is rigidly fixed on an optically transparent measuring cell, and the radiation instability compensation channel p alizovan by further compound semiconductor photodiode output laser emitter with a signal processing device. ! 2. The optical density meter according to claim 1, characterized in that the optically transparent measuring cell is made in the form of a plate or rod.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения плотности газов, жидкостей и сверхкритических флюидов, в том числе, например, в океанологии для измерения плотности морской воды.The utility model relates to measuring technique and can be used to measure the density of gases, liquids and supercritical fluids, including, for example, in oceanology to measure the density of sea water.

В настоящее время проблема оперативного измерения плотности жидких и газообразных сред остается не решенной. В то же время, плотность является одним из фундаментальных параметров этих веществ. В океанологии, например, особенности распределения плотности морской воды по глубине во многом определяют условия для возникновения конвективной неустойчивости, поля течений, характеристики внутренних волн, тонкую структуру гидрофизических и биологических полей.Currently, the problem of operational measurement of the density of liquid and gaseous media remains unsolved. At the same time, density is one of the fundamental parameters of these substances. In oceanology, for example, the features of the depth distribution of seawater density largely determine the conditions for convective instability, flow fields, characteristics of internal waves, and the fine structure of hydrophysical and biological fields.

Известно устройство для измерения плотности среды - ареометр, которое широко используются в морской аквариумистике. Ареометры требуют для своей работы наличия поверхности раздела жидкость-газ, не приспособлены для работы в области высоких давлений (больших 0,5 МПа), обладают низкой точностью и разрешающей способностью измерений. Все вышеперечисленные недостатки приводят к тому, что ареометры не используются в океанологии для измерения плотности морской воды.A known device for measuring the density of the medium is a hydrometer, which is widely used in marine aquarium. Hydrometers require a liquid-gas interface for their work, are not adapted to work in the high-pressure range (large 0.5 MPa), have low accuracy and resolution of measurements. All of the above disadvantages lead to the fact that hydrometers are not used in oceanology to measure the density of sea water.

Известны устройства для измерения плотности сред, основанные на гамма-абсорбционном методе, в котором измерение плотности среды производится путем измерения величины интенсивности гамма-излучения при прохождении через среду между источником излучения и приемником. Например, плотномеры серии ПМК-2 предназначены для непрерывного измерения плотности сред в пределах от 0 до 3 г/см³ на трубопроводах или в лотках без контакта с ними, а плотномеры серии ПМИ-2 - путем погружения в измеряемую среду приемника (http://www.elektronzv.narod.ru/). Основными недостатками известного устройства являются: большое значение времени одного измерения (не менее 10 с) и то, что оно не может измерять плотность среды в точке, а производит измерение интегральной плотности между источником излучения и приемником. Эти недостатки приводят к тому, что данные устройства не используются в океанологии для измерения плотности морской воды.Known devices for measuring the density of media, based on the gamma-absorption method, in which the density of the medium is measured by measuring the intensity of gamma radiation when passing through the medium between the radiation source and the receiver. For example, the PMK-2 series densitometers are designed for continuous measurement of the density of media in the range from 0 to 3 g / cm ³ on pipelines or in trays without contact with them, and the PMI-2 series densitometers - by immersion in the measured medium of the receiver (http: / /www.elektronzv.narod.ru/). The main disadvantages of the known device are: the large value of the time of one measurement (at least 10 s) and the fact that it cannot measure the density of the medium at a point, but rather measures the integral density between the radiation source and the receiver. These shortcomings lead to the fact that these devices are not used in oceanology to measure the density of sea water.

Известны устройства, широко применяемые в океанологии, для определения плотности морской воды, основанные на измерении электропроводности, температуры и давления (Парамонов А.Н., Кушнир В.М., Забурдаев В.И. Современные методы и Known devices widely used in oceanology to determine the density of sea water, based on the measurement of electrical conductivity, temperature and pressure (Paramonov A.N., Kushnir V.M., Zaburdaev V.I. Modern methods and

средства измерения гидрологических параметров океана // Киев. Наукова думка. 1979. 248 с; Смирнов Г.В., Лавров С.А., Рабинович М.Е., Светличный А.С. Первичные измерительные преобразователи океанографических параметров // Владивосток. Изд-во ДВГУ. 1990. 296 с; океанологические зонды SeaBird производства SeaBird Electronic (США), п.РФ №2320975). Плотность морской воды определяется путем вычисления по известным формулам (Fofonoff N.P., Millard R.C. Algorithms for computation of fundamental properties of seawater // UNESCO technical papers in marine sciences. UNESCO. 1983. V.44. 53 p.).measuring instruments for the hydrological parameters of the ocean // Kiev. Naukova Dumka. 1979. 248 s; Smirnov G.V., Lavrov S.A., Rabinovich M.E., Svetlichny A.S. Primary measuring transducers of oceanographic parameters // Vladivostok. FENU Publishing House. 1990.296 s; Oceanological probes SeaBird manufactured by SeaBird Electronic (USA), Russian Federation No. 2320975). The density of sea water is determined by calculation according to well-known formulas (Fofonoff N.P., Millard R.C. Algorithms for computation of fundamental properties of seawater // UNESCO technical papers in marine sciences. UNESCO. 1983. V.44. 53 p.).

Недостатком данных устройств являются относительно большие размеры датчика электропроводности и то, что датчики температуры и электропроводности имеют различную инерционность и расположены на некотором расстоянии друг от друга. Это приводит к ошибкам в измерении электропроводности из-за эффекта пограничного слоя при движении устройства в неоднородной жидкости и к низкой разрешающей способности измерений. Кроме того, общим существенным недостатком всех устройств измерения плотности, основанных на измерении электропроводности, является зависимость от типа растворенных в воде солей из-за различной подвижности ионов и то, что данные устройства подвержены воздействию различных электрических помех.The disadvantage of these devices is the relatively large size of the conductivity sensor and the fact that the temperature and conductivity sensors have different inertia and are located at some distance from each other. This leads to errors in the measurement of electrical conductivity due to the effect of the boundary layer during the movement of the device in an inhomogeneous liquid and to a low resolution of measurements. In addition, a common significant drawback of all density measuring devices based on conductivity measurement is the dependence on the type of salts dissolved in water due to different ion mobility and the fact that these devices are subject to various electrical noise.

Большинства из этих недостатков лишены оптические методы измерения плотности среды, основанные на измерении показателя преломления среды.Most of these deficiencies lack optical methods for measuring the density of a medium, based on measuring the refractive index of a medium.

Известны устройства измерения плотности среды по измерению показателя преломления среды с помощью погружаемого в измеряемую среду нерегулярного участка оптического волокна (авт.св. СССР №1280502) или изогнутого участка волоконного световода (п. РФ №2038580, п. США №5362971). Указанные устройства состоят из источника оптического излучения, оптически соединенного с измерительным оптическим волокном, изогнутая или нерегулярная часть которого помещена в измеряемую среду, а выход оптически соединен с приемником излучения, выход которого соединен с устройством обработки сигналов. О величине плотности среды судят по уровню оптического сигнала на выходе измерительного оптического волокна (после прохождения им нерегулярного или изогнутого участка). Уровень выходного сигнала с измерительного оптического волокна зависит от величины ослабления оптического сигнала на нерегулярном или изогнутом участке измерительного оптического волокна, который зависит от искомой величины плотности среды. При приближении показателя преломления измеряемой среды к Known devices for measuring the density of a medium by measuring the refractive index of a medium using an irregular section of an optical fiber immersed in the measured medium (ed. St. USSR No. 1280502) or a curved section of a fiber waveguide (p. RF No. 2038580, p. USA No. 5362971). These devices consist of an optical radiation source that is optically connected to the measuring optical fiber, the curved or irregular part of which is placed in the measured medium, and the output is optically connected to the radiation receiver, the output of which is connected to the signal processing device. The density of the medium is judged by the level of the optical signal at the output of the measuring optical fiber (after passing through an irregular or curved section). The level of the output signal from the measuring optical fiber depends on the amount of attenuation of the optical signal in an irregular or bent portion of the measuring optical fiber, which depends on the desired medium density. When the refractive index of the measured medium approaches

значению показателя преломления материала измерительного оптического волокна уровень выходного сигнала уменьшается из-за того, что большая часть оптического сигнала выходит из световода в измеряемую среду, и, наоборот. Существенным недостатком указанных устройств являются ограниченный диапазон измерений плотности среды, связанный с конкретной величиной нерегулярности или значением радиуса кривизны изгиба световода и то, что устройства производят измерение интегральной плотности среды вдоль всего нерегулярного или изогнутого участка измерительного оптического волокна, помещенного в измеряемую среду, что приводит к низкой разрешающей способности измерений. Кроме того, использование оптических волокон приводит к тому, что устройство становится чувствительным к механическим вибрациям и наклонам, которые при зондировании с борта судна могут быть весьма существенны.the value of the refractive index of the material of the measuring optical fiber, the level of the output signal decreases due to the fact that most of the optical signal leaves the fiber in the measured medium, and vice versa. A significant drawback of these devices is the limited range of measurements of the density of the medium associated with a specific amount of irregularity or the value of the radius of curvature of the bend of the fiber and the fact that the devices measure the integral density of the medium along the entire irregular or bent portion of the measuring optical fiber placed in the measured medium, which leads to low resolution measurements. In addition, the use of optical fibers leads to the fact that the device becomes sensitive to mechanical vibrations and inclinations, which when sensing from the side of the vessel can be very significant.

В качестве прототипа выбран волоконно-оптический измеритель плотности (Авдеев М.В., Баграташвили В.Н., Джи Ке, Коновалов А.Н., Поляков М., Попов В.К., Соколова М., Цыпина С.И. Оптоволоконная денситометрия сверхкритических сред // Электронный журнал «Исследовано в России». 2003. Т. 200. С.2369-2378; http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2003/200.pdf), принцип работы которого основан на измерении величины сигнала, отраженного от свободного торца измерительного волокна, помещенного в измеряемую среду. Величина данного сигнала определяется показателем преломления измеряемой среды, связанным с ее плотностью соотношением, хорошо известным специалистам под названием «формула Лоренц-Лоренца». Волоконно-оптический измеритель плотности состоит из генератора электрического сигнала, соединенного со стабилизированным лазерным излучателем на основе полупроводникового лазера, канала компенсации нестабильности излучения, включающего оптический разветвитель Х-типа, соединительные оптические волокна и приемник опорного излучения, измерительной ячейки, выполненной в виде измерительного оптического волокна, и устройства обработки сигнала.As a prototype, a fiber-optic density meter was selected (Avdeev M.V., Bagratashvili V.N., Dzhi Ke, Konovalov A.N., Polyakov M., Popov V.K., Sokolova M., Tsypina S.I. Fiber-optic densitometry of supercritical media // Electronic journal “Investigated in Russia. 2003. T. 200. S.2369-2378; http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2003/200.pdf), the principle of which based on measuring the magnitude of the signal reflected from the free end of the measuring fiber placed in the measured medium. The magnitude of this signal is determined by the refractive index of the measured medium, related to its density by a ratio well known to specialists under the name “Lorentz-Lorentz formula”. The fiber-optic density meter consists of an electric signal generator connected to a stabilized laser emitter based on a semiconductor laser, a radiation instability compensation channel, including an X-type optical splitter, connecting optical fibers and a reference radiation receiver, a measuring cell made in the form of a measuring optical fiber , and signal processing devices.

Волоконно-оптический измеритель плотности работает следующим образом. Электрический сигнал с выхода генератора электрического сигнала поступает на стабилизированный лазерный излучатель, излучение от которого попадает через соединительное оптическое волокно, разветвитель Х-типа и измерительное оптическое волокно на свободный торец измерительного волокна, находящийся в измеряемой среде, а также через соединительное оптическое волокно, разветвитель и еще одно соединительное оптическое волокно на приемник опорного излучения. Отраженный от Fiber optic density meter works as follows. The electric signal from the output of the electric signal generator is fed to a stabilized laser emitter, the radiation from which passes through a connecting optical fiber, an X-type splitter and a measuring optical fiber to the free end of the measuring fiber in the medium being measured, as well as through a connecting optical fiber, a splitter and another connecting optical fiber to a reference radiation receiver. Reflected from

свободного торца измерительного волокна сигнал через измерительное оптическое волокно и выход разветвителя попадает через соединительное оптическое волокно на приемник отраженного излучения. Сигналы с выходов приемников отраженного и опорного излучений поступают на устройство обработки сигналов, которое осуществляет деление величины амплитуды отраженного излучения на величину амплитуды сигнала опорного излучения и вычисление по полученному результату плотности измеряемой среды с учетом предварительной калибровки. Величина отраженного от торца измерительного волокна сигнала чувствительна к показателю преломления среды, то есть к ее плотности. Генератор осуществляет модуляцию по амплитуде излученного сигнала, что позволяет избежать влияния фоновых засветок и повышает соотношение сигнал/шум. Осуществление нормировки - деление величины амплитуды отраженного излучения на величину амплитуды сигнала опорного излучения, позволяет избежать влияния нестабильности амплитуды излучения на выходе источника излучения. Учет калибровки позволяет получить на выходе устройства обработки сигналов величину, соответствующую плотности среды в точке измерения. Устройство обработки выполнено на базе персонального компьютера. Данное устройство позволяет измерять плотность жидких, газообразных и сверхкритических сред с пространственной разрешающей способностью от 9 до 100 мкм в зависимости от диаметра сердцевины измерительного оптического волокна.At the free end of the measuring fiber, the signal through the measuring optical fiber and the output of the splitter passes through the connecting optical fiber to the reflected radiation receiver. The signals from the outputs of the reflected and reference radiation receivers are fed to a signal processing device that divides the magnitude of the reflected radiation amplitude by the magnitude of the amplitude of the reference radiation signal and calculates the density of the measured medium from the result, taking into account preliminary calibration. The value of the signal reflected from the end of the measuring fiber is sensitive to the refractive index of the medium, that is, to its density. The generator modulates the amplitude of the emitted signal, which avoids the influence of background light and increases the signal-to-noise ratio. The implementation of normalization - dividing the magnitude of the amplitude of the reflected radiation by the amplitude of the signal of the reference radiation, avoids the influence of instability of the radiation amplitude at the output of the radiation source. Calibration accounting allows you to get the value corresponding to the density of the medium at the measurement point at the output of the signal processing device. The processing device is based on a personal computer. This device allows you to measure the density of liquid, gaseous and supercritical media with a spatial resolution of 9 to 100 microns, depending on the diameter of the core of the measuring optical fiber.

Основным недостатком известного устройства является то, что из-за использования оптических волокон устройство чувствительно к механическим вибрациям и наклонам, которые, например, при океанологических измерениях и зондировании с борта судна могут быть весьма существенны. Указанный недостаток приводит к ухудшению точности измерений.The main disadvantage of the known device is that due to the use of optical fibers, the device is sensitive to mechanical vibrations and inclinations, which, for example, during oceanological measurements and sounding from the side of the vessel can be very significant. This drawback leads to a deterioration in the accuracy of measurements.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности измерения плотности среды.The objective of the proposed utility model is to increase the accuracy of measuring the density of the medium.

Поставленная задача решается оптическим измерителем плотности, состоящим из генератора электрического сигнала, выход которого соединен со стабилизированным лазерным излучателем на основе полупроводникового лазера, канала компенсации нестабильности излучения, приемника отраженного излучения, оптически прозрачной измерительной ячейки и устройства обработки сигналов, при этом лазерный излучатель и приемник отраженного излучения жестко закреплены на измерительной ячейке, а канал компенсации нестабильности излучения реализован The problem is solved by an optical density meter, consisting of an electric signal generator, the output of which is connected to a stabilized laser emitter based on a semiconductor laser, a radiation instability compensation channel, a reflected radiation receiver, an optically transparent measuring cell, and a signal processing device, while the laser emitter and reflected reflection receiver radiation is rigidly fixed to the measuring cell, and the channel for compensation of radiation instability is implemented

путем дополнительного соединения выхода фотодиода полупроводникового лазера с устройством обработки сигнала.by additionally connecting the output of the semiconductor laser photodiode to a signal processing device.

На фиг.1 представлена блок схема заявляемого устройства. На фиг.2 - зависимость измеренной величины на выходе устройства обработки сигналов от плотности среды.Figure 1 presents a block diagram of the inventive device. Figure 2 - dependence of the measured value at the output of the signal processing device from the density of the medium.

Оптический измеритель плотности состоит из генератора (1) электрического сигнала, стабилизированного лазерного излучателя (2) с полупроводниковым лазером (на фиг.1 не показан), устройства (3) обработки сигналов, приемника (4) отраженного излучения, оптически прозрачной измерительной ячейки (5).An optical density meter consists of an electric signal generator (1), a stabilized laser emitter (2) with a semiconductor laser (not shown in Fig. 1), a signal processing device (3), a reflected radiation receiver (4), and an optically transparent measuring cell (5 )

Достижение заявленного технического результата, а именно, повышение точности измерения плотности среды происходит за счет того, что заявляемое устройство в отличие от прототипа не содержит оптических волокон и разветвителя. Технически это достигается тем, что стабилизированный лазерный излучатель (2) и приемник (4) отраженного излучения жестко закреплены на оптически прозрачной измерительной ячейке (5), так, что излучение от лазерного излучателя (2) свободно проходит в измерительную ячейку (5), отражается от ее свободного торца и свободно проходит в приемник (4) отраженного излучения, а в качестве опорного сигнала канала компенсации нестабильности лазерного излучения используется сигнал с выхода фотодиода полупроводникового лазера.Achieving the claimed technical result, namely, increasing the accuracy of measuring the density of the medium is due to the fact that the claimed device, in contrast to the prototype does not contain optical fibers and a splitter. Technically, this is achieved by the fact that the stabilized laser emitter (2) and the reflected radiation receiver (4) are rigidly fixed to the optically transparent measuring cell (5), so that the radiation from the laser emitter (2) freely passes into the measuring cell (5), is reflected from its free end and freely passes into the receiver (4) of the reflected radiation, and the signal from the output of the photodiode of the semiconductor laser is used as a reference signal of the channel for compensating the instability of laser radiation.

Принцип работы оптического измерителя плотности основан на измерении величины сигнала, отраженного от свободного торца оптически прозрачной измерительной ячейки, помещенной в измеряемую среду. Величина данного сигнала определяется показателем преломления измеряемой среды, связанной с ее плотностью «формулой Лоренц-Лоренца».The principle of operation of the optical density meter is based on measuring the magnitude of the signal reflected from the free end of the optically transparent measuring cell placed in the measured medium. The magnitude of this signal is determined by the refractive index of the measured medium associated with its density with the Lorentz-Lorentz formula.

Оптический измеритель плотности работает следующим образом. Сигнал от генератора (1) электрического сигнала поступает на стабилизированный лазерный излучатель (2), излучение от которого через оптически прозрачную измерительную ячейку (5) поступает на ее свободный торец, находящийся в измеряемой среде. Отраженный от свободного торца измерительной ячейки (5) сигнал попадает на приемник (4) отраженного излучения. Сигналы с выходов приемника (4) отраженного излучения и фотодиода полупроводникового лазера излучателя (2) попадают на устройство (3) обработки сигналов. Устройство (3) обработки сигналов осуществляет деление величины амплитуды сигнала с выхода приемника (4) отраженного излучения на величину амплитуды опорного сигнала с выхода фотодиода полупроводникового An optical density meter works as follows. The signal from the generator (1) of the electrical signal is fed to a stabilized laser emitter (2), the radiation from which through an optically transparent measuring cell (5) is fed to its free end located in the measured medium. The signal reflected from the free end of the measuring cell (5) enters the receiver (4) of the reflected radiation. The signals from the outputs of the receiver (4) of the reflected radiation and the photodiode of the semiconductor laser emitter (2) fall on the signal processing device (3). The signal processing device (3) divides the magnitude of the signal amplitude from the output of the receiver (4) of the reflected radiation by the magnitude of the amplitude of the reference signal from the output of the semiconductor photodiode

лазера излучателя (2) и по полученному результату производит вычисление плотности измеряемой среды в точке установки свободного торца оптически прозрачной измерительной ячейки (5) с учетом калибровки.laser emitter (2) and according to the result, it calculates the density of the measured medium at the installation point of the free end of the optically transparent measuring cell (5), taking into account the calibration.

Величина отраженного от торца оптически прозрачной измерительной ячейки (5) сигнала чувствительна к показателю преломления среды, то есть к ее плотности. Осуществление нормировки - деление величины амплитуды с выхода приемника (4) отраженного излучения на величину амплитуды сигнала с выхода фотодиода полупроводникового лазера излучателя (2) - позволяет избежать влияния нестабильности амплитуды излучения на выходе лазерного излучателя (2). Учет калибровки позволяет получить на выходе устройства (3) обработки сигналов величину, соответствующую плотности среды в точке измерения. Устройство обработки может быть выполнено как на базе персонального компьютера, так и микропроцессора.The value of the signal reflected from the end of the optically transparent measuring cell (5) is sensitive to the refractive index of the medium, that is, to its density. The implementation of the normalization — dividing the magnitude of the amplitude from the output of the reflected radiation receiver (4) by the amplitude of the signal from the output of the photodiode of the semiconductor laser of the emitter (2) —allows to avoid the effect of instability of the radiation amplitude at the output of the laser emitter (2). Calculation accounting allows you to get the value corresponding to the density of the medium at the measurement point at the output of the signal processing device (3). The processing device can be performed both on the basis of a personal computer and a microprocessor.

В отличие от прототипа, заявляемое устройство не содержит оптических волокон, разветвителя и приемника опорного сигнала, что приводит к уменьшению влияния механических вибраций и наклонов и, соответственно, повышению точности измерений плотности.Unlike the prototype, the inventive device does not contain optical fibers, a splitter and a receiver of the reference signal, which reduces the effect of mechanical vibrations and inclinations and, accordingly, improves the accuracy of density measurements.

Конкретное аппаратурное оформление заявляемого устройства, а именно, генератор электрического сигнала, стабилизированный лазерный излучатель на основе полупроводникового лазера, устройство обработки сигналов, приемник отраженного излучения, оптически прозрачная измерительная ячейка являются стандартными и их характеристики зависят от поставленной задачи измерения, требуемой точности, разрешающей способности, быстродействия, характеристик исследуемой среды. Например, для измерения плотности морской воды в качестве источника излучения может быть применен стабилизированный лазерный излучатель на базе полупроводникового лазера RLT1300-5G с длиной волны 1,3 мкм, в качестве приемника отраженного излучения - любой стандартный фотоприемник, работающий в используемом диапазоне длин волн, например на основе InGaAs, а устройство обработки сигналов может быть выполнено на базе персонального компьютера или на микропроцессоре. В качестве оптически прозрачной измерительной ячейки может использоваться пластина или стержень, например, из кварцевого стекла, размер которых определяется размерами устанавливаемых датчиков, прочностными характеристиками используемого материала и величиной максимального рабочего давления (максимальной глубиной зондирования). Крепление датчиков можно осуществить любыми приемлемыми способами, например, с помощью оптического клея.The specific hardware design of the claimed device, namely, an electric signal generator, a stabilized laser emitter based on a semiconductor laser, a signal processing device, a reflected radiation receiver, an optically transparent measuring cell are standard and their characteristics depend on the measurement task, the required accuracy, resolution, performance, characteristics of the studied environment. For example, to measure the density of seawater, a stabilized laser emitter based on a RLT1300-5G semiconductor laser with a wavelength of 1.3 μm can be used as a radiation source, and any standard photodetector operating in the used wavelength range as a reflected radiation detector, for example based on InGaAs, and the signal processing device can be performed on the basis of a personal computer or on a microprocessor. As an optically transparent measuring cell, a plate or a rod can be used, for example, of quartz glass, the size of which is determined by the size of the sensors to be installed, the strength characteristics of the material used and the value of the maximum working pressure (maximum sounding depth). The sensors can be mounted by any suitable means, for example, using optical glue.

Авторами был создан и испытан в лабораторных условиях вариант заявляемого оптического измерителя плотности, схема которого приведена на фиг.1. В качестве источника излучения использовался стабилизированный полупроводниковый лазерный излучатель базе полупроводникового лазера RLT1300-5G с длиной волны 1,3 мкм и мощностью 5 мВт. Оптически прозрачная измерительная ячейка выполнена в виде пластины из кварцевого стекла диаметром 12 мм и толщиной 10 мм. Лазерный излучатель и приемник отраженного излучения были закреплены на рабочем торце оптически прозрачной измерительной пластины, так, что излучение от излучателя свободно проходило в измерительную пластину, отражалось от ее свободного торца и поступало в приемник. Устройство обработки сигналов выполнено на базе персонального компьютера «Pentium 4».The authors created and tested in laboratory conditions a variant of the inventive optical density meter, a diagram of which is shown in figure 1. A stabilized semiconductor laser emitter based on a RLT1300-5G semiconductor laser with a wavelength of 1.3 μm and a power of 5 mW was used as a radiation source. The optically transparent measuring cell is made in the form of a quartz glass plate with a diameter of 12 mm and a thickness of 10 mm. The laser emitter and the reflected radiation receiver were mounted on the working end of the optically transparent measuring plate, so that radiation from the emitter passed freely into the measuring plate, reflected from its free end and entered the receiver. The signal processing device is based on a Pentium 4 personal computer.

Эксперимент по проверке оптического измерителя плотности был проведен при комнатной температуре 22°С. В качестве измеряемой среды использовался водный раствор поваренной соли с соленостью от 0 до 40 промилле, что соответствовало изменению плотности от 0,99 до 1,03 г/см³. На фиг.2 представлен график зависимости измеренной величины на выходе устройства обработки сигналов от плотности измеряемой среды. Таким образом, созданное устройство, которое производит измерение плотности среды, не содержит деталей, подверженных воздействию вибрации, что позволило достичь заявленного технического результата, а именно, повысить точность измерений плотности.An experiment to verify the optical density meter was carried out at room temperature 22 ° C. An aqueous solution of sodium chloride with salinity from 0 to 40 ppm, which corresponded to a change in density from 0.99 to 1.03 g / cm ^{3, was} used as the measured medium. Figure 2 presents a graph of the dependence of the measured value at the output of the signal processing device on the density of the measured medium. Thus, the created device, which measures the density of the medium, does not contain parts exposed to vibration, which made it possible to achieve the claimed technical result, namely, to increase the accuracy of density measurements.

Claims (2)

1. Оптический измеритель плотности, состоящий из генератора электрического сигнала, соединенного со стабилизированным лазерным излучателем на основе полупроводникового лазера, канала компенсации нестабильности излучения, оптически прозрачной измерительной ячейки, приемника отраженного излучения и устройства обработки сигналов, отличающийся тем, что стабилизированный лазерный излучатель и приемник отраженного излучения жестко закреплены на оптически прозрачной измерительной ячейке, а канал компенсации нестабильности излучения реализован путем дополнительного соединения выхода фотодиода полупроводникового лазера излучателя с устройством обработки сигналов.1. An optical density meter, consisting of an electric signal generator connected to a stabilized laser emitter based on a semiconductor laser, a radiation instability compensation channel, an optically transparent measuring cell, a reflected radiation receiver and a signal processing device, characterized in that the stabilized laser emitter and reflected reflection receiver radiation is rigidly fixed on an optically transparent measuring cell, and the radiation instability compensation channel p alizovan by further compound semiconductor photodiode output laser emitter with a signal processing device. 2. Оптический измеритель плотности по п.1, отличающийся тем, что оптически прозрачная измерительная ячейка выполнена в виде пластины или стержня.

2. The optical density meter according to claim 1, characterized in that the optically transparent measuring cell is made in the form of a plate or rod.