Конденсационный гигрометр Советский патент 1983 года по МПК G01N25/66 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для исследования физических свойств вещества, а именно влажности газов по их температуре точки росы при помощи конденсациогшого гигрометра.5

Известен конденсационный гигрометр для определения вла)ности газа по его точке росы, содержащий термоэлектрический охладитель, конденсационную пластину (зеркальце), фотозлектрический детектор слоя конденсата, систему ре- ю гулирования тока питания холодильника, блок управления, обеспечивающий постоянство слоя конденсата на охлажденном зеркальце и датчик температуры, контактирующий с охлаждаемым зеркальцем и размещенный под ним 1 . 5

В этом устройстве при осуществлении каждо го измерения необходимо испарять влагу после ее конденсации и замерзания, если точка росы ока: ьшается в области температур ниже о С. Это о6ъяс яется необходимостью производить следую- 20 шип акт намерения над поверхностью, лишенной льда, так как при наличии льда измерение точки росы становится неверным. Для удаления конденсата предусмотрено средство разогрева коиденсационной поверхности выше 0°С. Наибо-25 лее распространенным является разогрев с помощью охлаждающих термобатарей, включенных в обратной полярности. К недостатку такого разогрева следует отнести то, что хотя нереключснпе полярности и приводит к удалению кон- ,„ денсата, но при этом весь термоэлектрический ; модуль выводится из холодильного режима, и сл едующий илкл измерения существенно затягивается, так как необходимо вновь восстанавл1шать распределение температур в термобатареях, б лвшее в них на момент регистрации 35 точки росы и нарушенное работой термобатарей на нагрев. Периодическое нарушение режима охлалодения приводит к дополнительным энергозатратам на охлаждение и удлиняет время цик- ла измсрешш. Иногда для разогреваконденса- 40 jjjfOHHou пластины предусматривается расположенный под ней специальный нагреватель. При этом разогрев конденсационной поверхности происходит более эффективно, однако требуется спеидальный электронагреватель, к исполнению 45 которого предъявляются специальные технологические и конструктивные требования.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является конденсационный гиг- 50 рометр, содержащий термоэлектрическую батарею, конденсацио -шую пластину, два идентичных термоэлектрических тепломера, установленных мезсду конденсационной гшастиной и термоэлектрической батареей и схему управления 55 и рггулкроващ1Я с источником пи1:ания, выход которой соед11нен с термоэлектрической батареей 12.:

Данное устройство для разогрева конденсационной поверхности предусматривает лишь изменение полярности термобятареи. Однако и это устройство не лишено допочнительных )энергозатрат и требует значительного времени на измерения.

Цель изобретения - сокращение времени измерения и снижение энергопотребления ири измерениях в области отрицательных температур.

Указанная цель достигается тем, что в конден сационный гигрометр, содержащий термоэлектрическую батарею, конденсационную пластину, два идентичных термоэлектрических тепломера, установленных между конденсационной нластиной и термоэлектрической батареей и схему управления и регулирования с источником питания выход которой соединен с термоэлектрической батареей, введены дополнительный источник питания и коммутирующее устройство, при этом тепломеры через коммутирующее устройство подключены к дополнительному источнику питания и к схеме управления и регулирования.

На чертеже представлен предлагаемый гигрометр.

Конденсационный гигрометр содержит термоэлектрическую батарею 1, конденсационную пластину 2, два идентичных термоэлектрических тепломера Э, установленных между конденсационной пластиной 2 и термоэлектрической батареей, и схему управления и регулирования 4 с источником питания, выход которой соединен с термоэлектрической батареей. Гигрометр содержит дополнительный источник питания 5 и коммутирующее устройство 6, при этом тепломеры через коммутирующее устройство подключены к дополнительному источнику литания и к схеме управления и регулирования. Коммутирующее устройство содержит группу контактов 7, 8 и 9.

Конденсационная пластина 2 размещена На термоэлектрических тепломерах 3, которые размещены на спаях термоэлектрической батареи 1. Источник питания 5 подключен к контактам 8 коммутирующего устройства.

При включении гигрометра на термоэлектрическую батарею 1 от схемы управления и регулирования 4 подается напряжение от источника питания и конденсационная пластина 2 охлаждается. При этом контакты 7, 9 замкнуты и термоэлектрические тепломеры 3, включенные встречно, имеют на выходе сигнал, величина которого обусловлена тем, что конденсационная пластина 2 на одном из тепломеров нагрета на 1-2° С выше по отношению к конденсационной пластине на другом. Подогрев осуществляется посторонним нагревателем, например проволочным (на чертеже не показан). При вьшадении конденсата на более холодной половине конденсационной пластины 2 на выходе тепломеров 3 возникает пик напряжения,, обусловленный тепловым потоком от сконден- сировавшейся влаги. Пик напряжения регистрируется схемой управления и регулирования 4, В момент его регистрации измеряется температура конденсационной пластины 2 датчиком тем пературы (на чертеже не показан). При температурах точек росы, лежащих ниже О С, сконденсировавшаяся влага замерзает, поэтому повторный цикл измерения возможен только поС. ле оттаивания замерзшего конденсйта, В этой связи после регистрации пика выходного напряжения на выходе тепломеров 3 от схемы управ ления и регулирования 4 на обмотку коммутирующего устройства 6 подается напряжение, контакты 9 замыкаются с контактами 8, при этом тепломеры 3 соединяются последовательно и подключаются вместо схемы управления и регулирования 4 к источнику питания 5, который на выходе имеет постоянное напряжение, величина и полярность которого таковы, что поверхность тепломера, окрашенная к конденсационной пластине 2, разогревается, а поверхность, обращенная к охлажденной термобатарее, охлаждается за счет эффекта Пельтье, иначе говоря, термоэлектрические тепломеры 3 после подачи на них постоянного напряжения превращаются в термоэлектрическую батарею, работающую в режиме нагрева по отношению к конденсационной пластине. При этом лед тает жидкость (конденсат) испаряется. Режим термобатареи 1 при этом не только не нapyшaeтcЯi 10 274 но, напротив, поверхность тепломера 3, примыкающая к охлаждающей термобатарее, за счет теплоты Пельтье даже помогает ей в охлаждении. Таким образом, отпадает необходимость в переводе мощной термобатареи 1 из режима охлаждения 3 режим нагрева с последующим возвратом в режим охлаждения. При этом для работы тепломеров 3 в режиме нагрева требуется мощность примерно в 75-100 раз меньше, чем при работе в режиме нагрева термобатареи 1. Кроме того, разогрев конденсационной пластины 2 тепломерами 3 сокращает время между двумя измерениями, так как разогревается лишь конденсационная пластина, а относитбльно массивные детали термобатареи 1 работают в неизменном режиме. В результате время перестройки режима на конденсационной пластине 2 из режима охлаждения в нагрев и обратно оказывается минимальным. Устройство обладает меньшим временем перестройки из режима охлаждения в режим нагрева, что очень важно для повышения быстродействия, в особенности, в самолетных гигрометрах; потребляет меньшую мощность, необходимую для разогрева конденсационной пластины по сравнению с устройствами, в которых аналогичная функция выполняется реверсированием термобатареи, а также по сравнению с уст ройствами, в которых на конденсационной пластине установлены электрические проволочные или пленочные нагреватели.

КОНДЕНСАЦИОННЫЙ ГИГРОМЕТР, содерзкащий термоэлектрическую батарею, конденсационную пластину, два идентичных термоэлектрических тепломера, установленных между конденсационной пластиной и термоэлектрической батареей и схему управления и регулирования с источником питания, выход которой соединен с термоэлектрической батареей, о т л и чающийся тем, что, с целью сокращения времени измерения и С1щжения энергопотребления при измерениях в области отрицательных температур, 1в него введены дополнительный источник питания и коммутирующее устройство, при этом тепломеры через коммутирующее, устройство подключены к дополнительному источнику питания и к схеме управления и регулирования.