Fiber optic flowmeter for ship information and measuring system

Аннотация – Основными требованиями, предъявляемыми к расходомерам, являются высокая точность, надежность, долговечность, стойкость к агрессивным средам, экономичность, способность выдавать сигнал в цифровой форме. Большинство расходомеров, позволяющие измерять массовый расход, характеризуются очень сложной механической конструкцией, создают большое гидродинамическое сопротивление потоку. Волоконно-оптические расходомеры, несомненно, обладают неоспоримыми достоинствами и преимуществами: отсутствием электрических токов и напряжений в чувствительной зоне прибора, невосприимчивостью к внешним электромагнитным воздействиям, абсолютной экологической и пожаровзрывобезопасностью. В то же время удачных схемотехнических решений в области волоконно-оптических расходомеров для контроля легковоспламеняющихся жидкостей до последнего времени не было известно. Таким образом, разработка и исследование нового вихревого волоконно-оптического расходомера являются актуальной научно-технической задачей. Анализ конструкций известных расходомеров позволил конкретизировать требования к новому схемотехническому решению измерительного устройства. Предлагаемая конструкция расходомера отличается тем, что основной и контрольный являются по сути одним световодом, изготовленным из сапфирового стекла, коаксиально к которому расположен чувствительный световод. А также в схему измерителя введена термокомпенсационная биметаллическая пластина.

Разработанное измерительное устройство обеспечит: компенсацию влияния неконтролируемых эксплуатационных и климатологических факторов на измерительный и дополнительный канал; отсутствие дополнительных механических натяжителей световодов; защищенность чувствительных элементов устройства; постоянность геометрии оптического канала в условиях влияния неконтролируемых эксплуатационных факторов; идентичность расположения основного и дополнительного каналов относительно потока контролируемой жидкости; повышенную чувствительность и точность прибора.

Использование предлагаемого расходомера, в системах контроля грузовых операций с легковоспламеняющимися жидкостями позволит адекватно, достоверно и безопасно оценивать количественные показатели перемещаемого груза.

Анотація – Основними вимогами, що пред'являються до витратомірів, є висока точність, надійність, довговічність, стійкість до агресивних середовищ, економічність, здатність видавати сигнал в цифровій формі. Більшість витратомірів, що дозволяють вимірювати масову витрату, характеризуються дуже складною механічною конструкцією, що створюють великий гідродинамічний опір потоку. Волоконно-оптичні витратоміри, безсумнівно, мають незаперечні властивості і переваги: відсутність електричних струмів і напруг в чутливій зоні приладу, неприйнятністю до зовнішніх електромагнітних впливів, абсолютну екологічну та пожежевибухонебезпечність. У той же час досконалих схемотехнічних рішень в області волоконно-оптичних витратомірів для контролю рідин, що легко займаються, до останнього часу не було відомо. Таким чином, розробка і дослідження нового вихрового волоконно-оптичного витратоміра є актуальною науково-технічною задачею. Аналіз конструкцій відомих витратомірів дозволив конкретизувати вимоги до нового схемотехнічного рішення вимірювального пристрою. Пропонована конструкція витратоміра відрізняється тим, що основний і контрольний світловоди є по суті одним світловодом, виготовленим з сапфірового скла, коаксіально до якого розташований чутливий світловод. А також в схему вимірювача введена термокомпенсаціонних біметалева пластина. Розроблений вимірювальний пристрій забезпечить: компенсацію впливу неконтрольованих експлуатаційних і кліматологічних факторів на вимірювальний і додатковий канал; відсутність додаткових механічних натягувачів світловодів; захищеність чутливих елементів пристрою; постійність геометрії оптичного каналу в умовах впливу неконтрольованих експлуатаційних факторів; ідентичність розташування основного і додаткового каналів відносно потоку контрольованої рідини; підвищену чутливість і точність приладу. Використання пропонованого витратоміра, в системах контролю вантажних операцій з легкозаймистими рідинами дозволить адекватно, достовірно і безпечно оцінювати кількісні показники переміщуваного вантажу.

Annotation – The main requirements for flow meters are high accuracy, reliability, durability, resistance to aggressive media, cost-effectiveness, and the ability to output a signal in digital form. Most flowmeters that allow measuring mass flow are characterized by a very complex mechanical design and create a large hydrodynamic resistance to the flow. Fiber-optic flow meters undoubtedly have indisputable advantages and benefits: the absence of electric currents and voltages in the sensitive area of ​​the device, immunity to external electromagnetic influences, absolute environmental and fire and explosion safety. At the same time, until recently, no successful circuitry solutions in the field of fiber-optic flowmeters for monitoring flammable liquids were known. Thus, the development and research of a new vortex fiber-optic flowmeter is an urgent scientific and technical problem. Analysis of the designs of known flow meters made it possible to specify the requirements for a new circuit design of the measuring device. The proposed design of the flow meter differs in that the main and control are essentially the same fiber made of sapphire glass, coaxially to which the sensitive fiber is located. And also a thermocompensating bimetallic plate is introduced into the meter circuit. The developed measuring device will provide: compensation of the influence of uncontrolled operational and climatological factors on the measuring and additional channel; lack of additional mechanical fiber tensioners; protection of sensitive elements of the device; constancy of the geometry of the optical channel under the influence of uncontrolled operational factors; identity of the location of the main and additional channels with respect to the flow of the controlled liquid; increased sensitivity and accuracy of the device.

The use of the proposed flow meter in the control systems of cargo operations with flammable liquids will make it possible to adequately, reliably and safely assess the quantitative indicators of the transported cargo.