Гигрометрический датчик Советский патент 1985 года по МПК G01N27/46 

.

Изобретение относится к метеорологии, а более конкретно к датчикам измерения влажности, и может быть использовано в метеорологии, сельском хозяйстве и др. областях народного хозяйства.

Известен электрический гигрометрический датчик, имеющий чувствителный элемент, выполненный из гигроскопического материала, который при измерениях влажности находится в гигротермическом равновесии с внешней влагосодержащей средой. Чувствительный элемент соединен с внешни источником тока и с электрическим устройством, регулирующим измеряе- мый сигнал П .

Недостатком известного устройства является необходимость использования внешнего источника тока для датчика влажности, что исключает автономную работу устройства и усложняет конструкцию гигрометра.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является гигро- метрический датчик, генерирующий электрический ток под действием влажности, содержащий подложку с влагочувствительным и инертным электродами 2 .

Устройство состоит из пористой керамической подложки и двух электродов, нанесенных на одну сторону подложки. Между электродами имеется зазор, в котором на поверхности под loжки адсорбируется влага. Один из электродов является влагочувствительным и выполнен в виде алюминиевой пленки. Второй электрод является инертным электродом и выполнен из золо- ой пленки.

Известное устройство с момента изготовления алюминиевого электрода не должно иметь контакта с кислородовлагосодержащей атмосферой, так как быстро образуется на поверхности алюминиевого электрода запорный слой из окиси алюминия. В процессе измерения влажности окружающая датчик атмосфера не должна содержать кислород., так как он пассивирует поверхность алюминиевого электрода. При обйчных значениях влажности воздуха 60-80% пассивация поверхности алюминиевого .электрода будет происходить практически мгновенно О,О Г с Поэтому известное устройство пригодно для измерени); низких кон335372

центраций влаги(1%) в среде, не содержащей кислород.

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемой влажное- g ти в воздушной и кислородсодержащей атмосфере.

Поставленная цель достигается тем, что в гигрометрическом датчике , генерирующем электрический ток JO под воздействием влажности содержащем подложку с влагочувствительным и инертным электродами, подложка датчика выполнена из медной пластины, а влагочувствительный электрод 15 из монохлорида меди.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Электрический гигрометрический датчик содержит подложку 1, выпол- Q ненную из пластины меди ( медный электрод , на поверхности которой размещен влагочувствительный электрод 2 из монохлорида меди, находящийся в электрическом контакте с подпож- 5 кой 1 , На поверхности электрода 2

размещен инертный электрод 3, выполненный из пористого графита или графитовой ткани, но может быть использован любой влагопроницаемый инертный электрод, имеющий электрический контакт с поверхностью влагочувствительного электрода из монохлорида меди. Инертный электрод 3 и подложка 1 подсоединены к измерительному

прибору 4, в качестве которого может быть использованы миливольтметр, микроамперметр стрелочного или другого типа.

Устройство работает следующим образом.

Влага из атмосферы через пористый графитовый электрод 3 взаимодействует с поверхностью влагочувствительного электрода - монохлоридом меди с образованием гидроокисей меди и ионов водорода. На инертном графитовом электроде 3 происходит восстановление ионов водорода по реакции

Н +f . Электроны для этой реакции поступают по внешней цепи с медного электрода, где происходит его растворение в монохлориде меди по реакции +е. Образующиеся ионы меди диффудируют через слой монохло5 рида меди, обеспечивая ионную проводимость. На поверхности монохлорида меди, прилегающей к инертному электроду 3, во влажной атмосфере подд ерживается реакция Си + ) +хё - СиКОН),+xHj. Этим создается раз;ность потенциалов между медным и графитовым электродами. TiexaHH3M возникновения разности потенциалов на электродах устройств и протекания тока через влагочувствительный электрод может быть неско ко и иным, В лабораторных условиях изготов- лены и практически испытаны ряд об- рацов структур медь-монохлорид медь графит. В качестве медной подложки использовались медные пластины толщиной 0,3-0,5 мм и диаметром 1 см. В качестве влагочувствительного эле трода использовался монохлорид меди треч видов: выращенный в виде слоя толщиной 50-100 мкм на медной подложке из водного раствора GuCl2, 7 прессованый порошок под давлением 1 кбар, толщиной 1 мм, кристалл после зонной очистки толщиной 1 мм. По результатам испытаний можно сделать вывод, что предлагаемое устройство по сравнению с известным имеет следующие преимущества: позволяет проводить измерения влажности в кислородсодержащей и инертной атмосфере в широком интервале значений влажности (до 100%). Изобретение позволяет создать гигрометры нового класса, не потребляющие электрический ток, но с электрической индикацией влажности в широком диапазоие ее значений, что снизит их стоимость и позволит улучшить контроль атмосферы в метеорологии, сельском хозяйстве и других отраслях народного хозяйства.

ГИГРОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК, генерирующий электрический ток .под действием влажности, содержащий подложку с влагочувствительным и инертным электродами, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемой влажности в воздушной и кислородсодержащей атмосфере, подложка выполнена из-, медной пластины, а влагочувстви- тельный электрод - из монохлорида меди.