Устройство для измерения влажности газов Советский патент 1985 года по МПК G01N27/02 

f Изобретение относится к аналитической технике и может быть использовано при разработке влагомеров. Известен прибор для измерения влажности, содержащий устройства, позволяющие регистрировать скорость перемещения массы газа и удельную . тепловую энергию исследуемого образ ца газа.Абсолютная влажность газа определяется как функция четырех из меренных величин: скорости потока исследуемого газа, температуры газа до и после изменения его удельной тепловой энергии и предела изме нения этой энергии в процессе измер ния и . Недостатками данного устройства являются значительная трудоемкость и относительно большое время анализа. Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для измерения влажности газов, содержащее подсоединенные к источнику тока измеритель тока и чувствительный элемент в виде пленки с электрода да элемента. Между электро дами Нанесена пленка частично гидротированная пятиокисью фосфора, об ладающего очень хорошей высушиваю- цей способностью. Через чувствител ный элемент непрерывно пропускают анализируемый газ, причем расход га за поддерживают строго постоянным. Геометрические размеры элемента и скорость газа долазш быть такими, чтобы влага практически нацело извлекалась из газа. Поглощенная влага, соединяясь с веществом пленки, образует концентрированный раст вор форсфорной кислоты с довольно высокой удельной проводимостью. Под воздействием источника тока вода разлагается на кислород и водород, которые уносятся потоком анализируе мого газа. В установившемся режиме количество поглощенной и разложенной в единицу времени воды равно в соответствии с законом Фарадея, а ток является мерой кoнцeнтjpaции вла ги в анализируемом газе И . Недостатком известного устройст за является то, что в анализируемом газе не должны присутствовать приме си, имекяцие щелочную реакцию. примеси аммиака или аминов приводя к быстрому выходу из строя чувствительных элементов. Метафосфорнаяi 02 кислота, образующая пленку элемента, является инициатором реакции полимеризации, в связи с чем анализ влажности газа, содержащего примеси легко полимеризующихся компонентов /типа диеновых углеводородов/, в значительной степени затруднен. Примеси паров спирта в анализируемом газе могут привести к значительным искажениям показаний, так как спирты гидролизуются на пятиокиси фосфора с образованием воды. Это устройство позволяет производить измерения влажности только в диапазоне от I до 5000 ррм, более высокие значения влажности приводят к резкому сокращению срока службы чувствительного элемента. Целью изобретения является расщирение диапазона измерений. Эта цель достигается тем, что в устройстве для измерения влажности газов, содержащем подсоединенные к источнику тока измеритель тока и чув ствительный элемент в виде пленки с электродами, пленка выполнена из полидиметилсилоксанового каучука, армированного батистом. На 4wr. 1 изображена схема предлагаемого устройства; ча фиг. 2 - то же, другой вариант; на фиг. 3 - график зависимости Ig поверхностного сопротивления меязду электродами и относительной влажностью воздуха. Устройство для измерения влажности газов содержит подсоединенные к источнику 1 тока измеритель 2 и чувствительный элемент в виде пленки 3 с электродами 4. Пленка 3 выполнена из полидиметилсилоксанового каучука, армированного батистом. Электроды 4 могут быть расположены между пленкой 3 и влагонепроницаемой фторопластовой пленкой 5. Устройство работает следукицим образом. Под действием электрического поля между электродами 4 протекает ток, КОТ01И11Й фиксируется измерителем 2 тока. Величина тока между электродами определяется величиной поверхностного сопротивления пленки 3 фиг.1) или величиной объемного сопротивления (фиг.2J. Поверхностное или объемное сопротивление пленки 3 зависит от ее влажности, которая, в свою очередь, определяется влажностью окружаницей среды. Таким образом, имеет место функциональная

3.

связь между сопротивлением пленки 3 поверхностным или объемным) и влажностью окружающей среды. Показание измерителя 2 тока является количественной мерой влажности окружающей среды.

Предлагаемое устройство было изготовлено и испытано. В качестве пленки чувствительного элемента была использована полоска полидиметилсилоксанового каучука размером ЗОХбО мм , армированного батистом. Электроды длиной 60 мм были соединены с пленкой при помощи вазелинового масла. Расстояние между ними 3 мм Пленка 3 с той стороны, где прикреплены электроды, покрьшалась в одном случае фторопластовой пленкой, в другом - полоской из полидиметилсилоксанового каучука марки СКГ, армированного батистом.

В качестве источника тока применялся стабилизатор напряжения постоянного тока с напряжением от О до 400 Б и точностью поддержания ниже 0,1%, а для измерения тока - измеритель малых токов с диапазоном измерения от 2-10 до 210 Аи основной погрешностью i. 1,5%. Для измерения сопротивлений в диапазоне от 10 до 10 Ом достаточно напря304

жение 100 В. Измерялась влажность воздуха над поверхностью насыщенных растворов солей, создающих определенную упругость пара. Минимальная влажность воздуха достигалась с помощью хлористого кальция, а сопротивление пленки при этой влажности считалось начальным.

Был получен график зависимости

сопротивления от относительной влажности воздуха (фиг.З).Как виднО из графика, изменение относительной влажности от О до 100% приводит к изменению сопротивления более,

чем на 10. Так как чувствительность характеризуется отношением выходного сигнала к входному измеряемому параметру, можно сделать вывод о высокой и постоянной чувствительности устройства в диапазоне изменения влажности от О до 100%. Причем точность измерения ограничена точностью измерения тока.

Предлагаемое устройство найдет широкое применение в технологических процессах и научных исследованиях благодаря тому, что обеспечивает измерение влажности в широком диапазойе, имеет малую себестоимость и просто в эксплуатации.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ГАЗОВ, содержащее подсоединенные к источнику тока измеритель тока и чувствительный элемент в виде пленки с электродами, о т лич ающеес я тем, что, с . целью расширения диапазона измерений, пленка выполнена из полидиметилсилоксанового каучука, армированного батистом. (Л с со Од СП оо

Ig noSe/JJffюcтнoгo солроfni/ff/feHUff 10

15

n rj

12

11 10 9

в 7 6 10 20 JO 40 50 60 70 вО 90 Фиг.З ЮО Omnoct/mej нал аж ость,%