ГИГРОМЕТР Российский патент 2003 года по МПК G01N25/56 

Изобретение относится к технике измерения влажности газов. Преимущественная область использования - прецизионное измерение точки росы сжатых газов.

Известен гигрометр /1/, содержащий измерительную камеру в виде трубопровода (полого цилиндра), внутренняя поверхность которого является конденсационным зеркалом, излучатель, фотоприемник, охладитель, приборы контроля температуры, давления и расхода.

В этом гигрометре для формирования светового потока и предохранения фотоприемника от прямого попадания световых лучей предусмотрена диафрагма, которая поглощает сравнительно много световой энергии, что является существенным недостатком.

Известен гигрометр /2/, содержащий измерительную камеру в виде трубопровода (полого цилиндра), внутренняя поверхность которого является конденсационным зеркалом, излучатель, фотоприемник, охладитель, приборы контроля температуры, давления и расхода.

В этом гигрометре для формирования светового потока и предохранения фотоприемника от прямого попадания световых лучей предусмотрен цилиндрический отражательный экран с конической частью, направленной к излучателю.

Недостаток данного гигрометра заключается в том, что анализируемый газ при его пропускании через измерительную камеру одновременно контактирует с охлаждаемой поверхностью конденсационного зеркала и неохлаждаемой поверхностью отражательного экрана. В результате этого возникает дополнительная погрешность измерений точки росы. Кроме того, существенно усложняется конструкция гигрометра.

Известен гигрометр /3/, содержащий измерительную камеру в виде трубопровода (полого цилиндра), внутренняя поверхность которого является конденсационным зеркалом, излучатель, фотоприемник, охладитель, приборы контроля температуры, давления и расхода, который принят за прототип.

В прототипе для формирования светового потока и предохранения фотоприемника от прямого попадания световых лучей предусмотрен конический отражатель со сферическим обтекателем, что позволяет лишь частично устранить недостатки, присущие аналогам /1/, /2/.

Результатом настоящего изобретения является повышение точности измерений точки росы сжатых газов и упрощение конструкции гигрометра.

Указанный результат достигается тем, что в гигрометре, содержащем измерительную камеру в виде трубопровода, внутренняя поверхность которого является конденсационным зеркалом, излучатель, фотоприемник, охладитель, приборы контроля температуры, давления и расхода, измерительная камера выполнена в виде изогнутого трубопровода с возможностью обтекания поверхности конденсационного зеркала анализируемым газом, при этом изгиб трубопровода позволяет исключить прямое попадание световых лучей от излучателя в фотоприемник.

Отличительные от прототипа признаки изобретения заключаются в том, что трубопровод, выполненный изогнутым, позволяет исключить прямое попадание световых лучей в фотоприемник без дополнительных устройств (диафрагмы /1/, цилиндрического отражательного экрана с конической частью /2/ или конического отражателя со сферическим обтекателем /3/). При этом обеспечивается многократное отражение световых лучей от поверхности конденсационного зеркала и практически отсутствуют потери световой энергии, обусловленные дополнительными устройствами.

Вариант практической реализации предлагаемого изобретения иллюстрируется чертежом, на котором показан гигрометр в разрезе (фиг.1) и варианты выполнения измерительной камеры при плоском (фиг.2, 3) и пространственном (фиг.4) изгибах.

Гигрометр (фиг.1) включает измерительную камеру 1 с конденсационным зеркалом 2 и датчиком температуры 3, обойму 4 с излучателем 5 и защитным стеклом 6, входной трубопровод 7 с клапаном 8, обойму 9 с защитным стеклом 10 и фотоприемником 11, выходной трубопровод 12 с манометром 13, клапаном 14 и ротаметром 15, уплотнительные теплоизоляционные прокладки 16, 17 и охладитель 18.

Измерительная камера 1 выполнена в виде изогнутого трубопровода, внутренняя поверхность которого отполирована и является конденсационным зеркалом 2. При этом изгиб трубопровода исключает прямое попадание световых лучей от излучателя 5 на фотоприемник 11.

В качестве излучателя 5 может быть использован, например, источник инфракрасного излучения, а в качестве охладителя - термобатарея или дроссельное устройство.

Излучатель 5, конденсационное зеркало 2, фотоприемник 11 и датчик температуры 3 представляют собой детектор точки росы (электрическая схема детектора точки росы на фиг.1 не показана).

Гигрометр работает следующим образом.

Анализируемый газ под давлением по входному трубопроводу 7 с клапаном 8 поступает в измерительную камеру 1, обтекает поверхность конденсационного зеркала 2 и через входной трубопровод 12 с манометром 13, клапаном 14 и ротаметром 15 сбрасывается в атмосферу.

Требуемые значения давления и расхода анализируемого газа создаются с помощью клапанов 8, 14 и контролируются соответственно по манометру 13 и ротаметру 14. Герметичность измерительной камеры 1 и ее теплоизоляция обеспечиваются с помощью уплотнительных теплоизоляционных прокладок 16, 17. Охлаждение конденсационного зеркала 2 производится охладителем 18, а ее температура измеряется датчиком температуры 3.

Световой поток от излучателя 5 через защитное стекло 6, расположенные в обойме 4, попадает на зеркальную поверхность конденсационного зеркала 2 и после многократного отражения, через защитное стекло 10 - в фотоприемник 11, которые расположены в обойме 9. При охлаждении конденсационного зеркала 2 до температуры начала конденсации водяных паров (точки росы) изменяются условия отражения светового потока и, соответственно, освещенность чувствительного слоя фотоприемника 11.

Температура конденсационного зеркала 2, измеренная в момент порогового изменения фототока в детекторе точки росы соответствует измеряемой точке росы анализируемого газа.

Вследствие того, что световой поток на пути от отражателя 5 до фотоприемника 11 многократно отражается только от поверхности конденсационного зеркала 2, повышается чувствительность детектора точки росы и, соответственно, точность измерений точки росы анализируемого газа. При этом конструкция предлагаемого гигрометра существенно упрощается.

Использованные источники
1. А.с. СССР 488126, МКИ G 01 N 25/56.

2. Патент РФ 1681218, МКИ G 01 N 25/68.

3. Патент РФ 2112964, МКИ G 01 N 25/56.

Гигрометр относится к технике измерения влажности газов. Гигрометр включает измерительную камеру с конденсационным зеркалом и датчиком температуры, обойму с излучателем и защитным стеклом, входной трубопровод с клапаном, обойму с защитным стеклом и фотоприемником, выходной трубопровод с манометром, клапаном и ротаметром, уплотнительные прокладки и охладитель. Прецизионность измерений точки росы достигается за счет изгиба измерительной камеры, выполненной в виде трубопровода, внутренняя поверхность которого является конденсационным зеркалом. Технический результат - упрощение конструкции и повышение точности измерений. 4 ил.

Гигрометр, содержащий измерительную камеру в виде трубопровода, внутренняя поверхность которого является конденсационным зеркалом, излучатель, фотоприемник, охладитель, приборы контроля температуры, давления и расхода, отличающийся тем, что измерительная камера выполнена в виде изогнутого трубопровода с возможностью обтекания поверхности конденсационного зеркала анализируемым газом, при этом изгиб трубопровода исключает прямое попадание световых лучей от излучателя на фотоприемник.