При измерении уровня жидкостей оптическими методами могут быть использованы различные явления, связанные с прохождением света через среды, образующие поверхность раздела, — отражение или преломление света на поверхности раздела, ослабление его интенсивности в поглощающей среде и др. Однако на практике наибольшее распространение получили оптические уровнемеры с визуальной фиксацией границы раздела жидкость—газ и фотоэлектрические уровнемеры, использующие эффект отражения света от поверхности жидкости.
Визуальные уровнемеры представляют собой прозрачные вставки в стенках сосуда или в сообщающихся с сосудом мерных трубках с нанесенной на них шкалой.
Визуальные уровнемеры — самые простые и в то же время самые точные средства измерения уровня.
При соответствующем (исключающем влияние мениска) диаметре мерной трубки, подсветке поверхности раздела и испопысоваКЕй специальных средств отсчета (например, катетометров) погрешность визуальных уровнемеров при неподвижной поверхности жидкости может быть
сведена к десятым и даже сотым долям миллиметра. Вследствие этого они находят широкое применение в поверочных установках с мерными баками, образцовых мерниках. Сложность дистанционных измерений уровня, невозможность использования в системах регулирования автоматизированными технологическими процессами препятствуют широкому промышленному применению визуальных уровнемеров.
Принципиальная схема фотометрического уровнемера отражения приведена на рис. 139. Световой луч от лампы Л проходит через конденсаторную линзу К и через окно вводится в сосуд. Падая под углом а на поверхность жидкости, свет отражается от нее и попадает через оптически прозрачную стенку на протяженный приемник излучения П. Координата приемника у, в которой фиксируется максимальная освещенность, характеризует текущее значение уровня.
Аналогичным образом может быть построен и фотоэлектрический уровнемер преломления.
Рис. 139. Принципиальная схема фотометрического уровнемера |
Наиболее существенное влияние на погрешность оптических уровнемеров оказывает состояние поверхности жидкости. Возмущения поверхности, появление на ней пены, крен сосуда искажают результаты измерения уровня. Для устранения
(уменьшения) этих влияний используют лазерные источники света, волоконные световоды и различные компенсационные схемы.