Автоматический конденсационный гигрометр Советский патент 1983 года по МПК G01N25/70 

Изобретение относите ,. .измерительной технике и может быть использовано при химико-термической обработке для контроля точки росы технологических газов,а также в метеорологии. Известен конденсационный гигрометр, содержащий полупроводниковый охладитель, зеркало, источник света, регулятор охлаждения зеркала, фотодетектор, установленный на входе предварительного усилителя, выход которого подключен к входу регулятора охлаждения зеркала, датчик температуры, установленный под зеркалом и соединенный с вторичным прибором 1 J. Однако указанный гигрометр обладает недостаточной точностью вследствие наличия между поверхностью зеркала и датчиком температуры градиента температуры, зависящего от величины теплового потока, а также-недостаточным быстродействием вследствие инерционности полупроводникового охладителя и системы зеркало - датчик температуры. Наиболее близким к предлагаемому является автоматический конденсационный гигрометр, содер кащий полупроводниковый охладитель с закрепленным на нем зеркалом в виде электротермопроводника, нанесенного на изолирующую подложку, подключенный к зеркалу измеритель температуры, источник све та и фотодетектор, соединенный с вхо дом предварительного усилителя, выход которого подключен к входам регу ляторов охлаждения и нагрева, причем выход регулятора нагрева электрическ связан с зеркалом 2. Недостаток известного гигрометра заключается в дополнительной погрешности из-за влияния регулятора нагре ва на измеритель температуры. Цель изобретения - устранение вли ния регулятора нагрева на измеритель температуры, повышение точности и уп рощение конструкции. Поставленная цель достигается тем что в автоматическом конденсационном гигрометре, содержащем полупроводниковый охладитель с закрепленным на нем зеркалом в виде электротермопроводника , нанесенного на изолирующую подложку, подключенный к зеркалу измеритель температуры, источник света и фотодетектор, соединенный с входом предварительного усилителя, 9ыход ко торого подключен к входам регуляторе охлаждения и нагрева, причем выход регулятора нагрева электрически связан с зеркалом, в качестве измерителя температуры используется компенсационный измерительный мост, в одно пле1р которого включено зеркало, а диагональ питания подключена к выходу регулятора нагрева. На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого гигрометра. Гигрометр содержит полупроводниковый охладитель 1, зеркало 2, установленное на верхнем электроизолирующем теплопереходе 3 охладителя 1, лампу k и фотодетектор 5, образованный, например , рабочим 6 и балластным 7 фоторезисторами. Выход фотодетектора 5 соединен с входом предварительного усилителя 8, выход которого подключен к входам регулятора 9 охлаждения зеркала и регулятора 10 нагрева. Гигрометр включает также вторичный прибор, выполненный в виде компенсационного измерительного моста 11, служащего для изменения сопротивления . зеркала при измерении его температуры. Мост 11 содержит мостовую схему, образованную резисторами R , R 2 и R. и реохордом 12, усилитель 13 с авто- i матическим регулированием усиления и балансирный двигатель И, соединенный с движком реохорда 12 и показывающей стрелкой 15. Диагональ, питания мостовой схемы подключена к выходу регулятора 10, а измерительная диагональ - к одному из входов усилителя 13, второй вход которого подключен к выходу предварительного усилителя 8, а выход к балансирному двигателю И. Шкала компенсационного измерительного моста 11 отградуирована в единицах температуры. Измерительное плечо мостовой схемы подключено к зеркалу 2, выполненному из металла с достаточно высоким (более 0,003 ) термическим коэффициентом сопротивления, например платины, никеля или золота. Зеркало 2 выполнено из тонкой фольги , наклеенной на верхний электроизолирующий теплопере сод 3. выполненный в виде керамической пластины из окиси бериллия. Масса зеркала не превышает нескольких долей миллиграммов, а его постоянмая времени нагрева и охлаждения не должна превышать сотых долей секунды что соизмеримо с инерционностью элек ронной схемы к на порядок ниже инерционности .выпадения и осаждения конденсата влаги в любых точках диапазон измерения гигрометра. Устройство работает следующим об разом. После включения гигрометра в сеть питания регулятор 9 охлаждения зерка ла пропускает через полупроводниковы охладитель 1 полный ток охлаждения, благодаря чему зеркало 2 интенсивно охлаждается. При этом от регулятора 10 нагрева поступает минимальный ток питания измерительного моста 11, а н усилитель 13 подается сигнал, повыша щий коэффициент усиления до максимальной величины. Понижение темпера туры зеркала включенного в измерител ное плечо мостовой схемы вызывает из менение сопротивления материала зеркала 2, что приводит к появлению сиг нала рассогласования в измерительной диагонали мостовой схемы. Этот сигнал усиливается усилителем 13, приводя к срабатыванию двигатель k, Двигатель восстанавливает баланс мостовой схемы перемещением движка реохорда 12 и одновременно изменяет положение показывающей стрелки 15 которая устанавливается против деления шкалы, соответствующего температуре зеркала. В момент достижения зеркалом 2 температуры точки росы на выходе предварительного усилителя 8 появляется сигнал разбаланса, вызывающий увеличение тока на выходе ;регулятора 10 и в диагонали питания мостовой схемы компенсационного измерительного /юста 11. Увеличение, тока через мостовую cxew а следовательно, и через материал зеркала 2 приводит к нагреву последнего, компенсирующему дальнейшее охлаждающее действие охладителя 1, и на зеркале 2 устанавливается постоянный слой конденсата. Увеличение тока в цепи питания мостовой схемы не изменяет описанного ранее принципа действия моста 11, и он продолжает измерять температуру зеркала 2 по изменению его сопротивления. В результате увеличения тока в диагонали питания повышается чувствительность мостовой схемы. Однако повышение чувствительности схемы компенсируется снижением оэффициента усиления усилителя 13. Такая компенсация позволяет исключить автоколебания в цепях измерения при значительном повышении чувствительности компенсационного измерительного моста 11. Совмещение функций в одном элементе (зеркале) дает возможность полностью исключить существующий в известных гигрометрах градиент температуры между зеркалом и датчиком температуры, составляющий 1-3 С, а следовательно, повысить точность гигрометра. Применение в качестве измерителя температуры компенсационного измерительного моста с включением зеркал в одно из плеч и подключение диагонали питания к выходу регулятора нагрева позволяют полностью исключить влияние изменений режима нагревателя на измеритель температуры.

АВТОНАТЖЕСКИЙ КОНДЕНСАЦИОННЫЙ ГИГРОМЕТР, содержащий полупроводниковый охладитель с закрепленным на нем зеркалом в виде электротермопроводника. Нанесенного на изолирующую подложку, подключенный к зеркалу измеритель температуры, источник света и фотодетектор, соединенньй с входом предварительного усилителя, выход которого подключен к входам регуляторов охлаждения и нагрева, причем выход регулятора нагрева электрически связан с зеркалом, о т л и ч а D ц и и с я тем, что, с целью устранения влияния регулятора нагрева на измеритель температу{Н||, повышения точности и упрощения конструкции в качестве измерителя температуры использует ся компенсационный измерительный мост, в одно плечо которого включено зеркало, а диагональ питания подключена g к выходу регулятора нагрева.