Способ измерения влажности Советский патент 1986 года по МПК G01N19/10 

.Изобретение относится к измерительной технике, а именно к влаго- метрии воздуха и газов, и может быть применено в различных отраслях про- мьщшенности и научных исследованиях, в том числе в сельском хозяйстве и метеорологии.

Целью изобретения является снижение воздействия внешних факторов на датчик при работе с газами, содержащими примеси, и тем самым повышение точности измерения.

Ёпособ измерения влажности заключается в определении изменения электрофизических характеристик влаго- чувствительного. слоя, вьшолненного в вид набухающего сорбента, содержащего равномерно распределенные частицы, при изменений расстояния между которыми изменяются электрофизические характеристики сорбентаj частицы вьшолняют из ферро- или ферри- магнетика.

Под воздействием влаги, сорбируемой, например, на ионите, последний набухает и изменяет свои размеры. Это, в Свою очередь, вызывает изменение расстояниямежду частицами ферро- или ферримагнетика. Б резуль тате изготовленный из такой смеси магнитопровод обладает свойством изменять свои магнитное сопротивление и индуктивность.

При нахождении такого магнитопро- вода в магнитном поле индуктивности индуктивность всей системы в целом будет определяться влажностью смеси Чем более влажным будет сорбент, тем .меньшей индуктивностью и магнитным сопротивлением будет обладать система, т.е. о влажности судят по магнитному сопротивлению или индуктивности.

При использовании .индуктивности с магнитопроводом в качестве элемента электронного генератора частота переменного напряжения, генерируемая на нем, будет также зависеть от влажности среды, в гигpoтep Q чecкoм равновесии с которой будет находиться такой магнитопровод. С увеличением влажности частота будет возрастать. Преимущества частотного выхода с первичного преобразователя для передачи информации и преобразования в цифровую или аналоговую величины общеизвестны. Для ликвидации температурной погрешности используют обычные мето126077-12

ды: подключения загерметизированной, например,в стеклянную оболочку, ин- дуктивности-к другому генератору и

5

измерение разностной частоты и созда-j ния посредством терморезистора тем- пературно-зависимой обратной связи. Чтобы датчик имел максимальную чувствительность, необходимо, чтобы сорбент обладал способностью к набуханию. Вследствие того, что это эЛе- мент измерительной цепи, это свойство должно быть стабильно во времени и не зависеть от внешних факторов. Наиболее перспективными для этой це5 ли являются ионообменные смолы, некоторые полимеры и вещества животного происхождения: волос, кожа и т.д. Датчик, конструктивно выполненный по этому прин ципу, выгодно отличают

0Jмалые габариты и вес. Так катушка с магнитопроводом может быть диаметром 1-2 мм и высотой 2-3 мм с количеством витков не более 10.

На чертеже показан датчик для осуществления способа.

Датчик состоит из подложки-корпуса 1,-катушки 2, влагочувствитель- ного вещества (ВБ) 3, защитной обо лочки А. Защитная оболочка закрывает катушку от контакта с ВБ для предотвращения коррозии. ЕВ сплошным слоем покрывает каркас, непосредственно индуктивность и защитную оболочку над индуктивностью и обеспечивает замыкание силовых линий в собственном объеме. Такое покрытие позволяет получить максимальную чувствительность датчика.

Пример 1. На каркас диаметром 3 мм намотана катушка с количеством витков, равным 40. Катушка и каркас покрыты слоем сорбента толщиной 50 мкм, изготовленного из смеси сульфоноволачного катиона и поfl

5

0

5

рошиа -окиси железа.

40

мг порошка

были размещены в исходном растворе катиона и доведены добавлением рас- вора до жидкого пастообразного состояния. Затем раствор с помощью кис5 точки был нанесен на катушку с каркасом. Сушка производилась при Т 50 С. Индуктивность такой системы равна 61,010 Гн. С помощью измерителя индуктивностей и частотомера

55 была снята зависимость частоты при изменении индуктивности ot влажнос. ти. Сравнительные испытания с сорб- ционными электрическими датчиками

показали, что при опрыскивании датчиков 0,1 н. раствором NaCl характеристика предлагаемого датчика осталась на прежнем уровне (в пределах погрешности эксперимента), а характеристика электрического сорбцион- ного резистивного типа стала более низкоомная (примерно на 15%).

П р .и м е р 2. ВВ представляет смесь ионообменной смолы и порошка феррита NiZn, полученного растворением в ацетоне магнитной пленки. Количество витков 110, индуктивность Гн. Датчик находился в течение нескольких суток в гигротерми- ческом равновесии с влажной почвой. Ухода характеристики после просушки обнаружено не было.

На датчик такого типа практически не оказывают влияния выпадение конденсата, наличие в воздухе пыпи. Это позволяет снизить требования к защите датчика, что естественно положительно сказьшается на его быстродействии.

Измерение частотной характеристики показало, что в области высокой влажности (диапазон 95 - 100% - кон- денсатвода) изменение частоты проис6П7714

ходит особенно резко. Кроме того, ионы вещества, попадающие на сорбент, практически не оказывают воздействия на микромеханические изменения объема влагочувствительного магнитопрово- да и его эквивалентную магнитную проницаемость. Поэтому данный способ измерения и датчик на его осно Ье можно использовать для определения влажности дисперсных материалов и почв.

10

5

0

5

Формула изобретения

Способ измерения влажности, заключающийся в определении изменения электрофизических характеристик влагочувствительного слоя, выполненного в виде набухающего сорбента, содержащего равномерно распределенные частицы, при изменении расстояния между которыми изменяются электрофизические характеристики сорбента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, частицы, содержащиеся в сорбенте, выполняют из ферро- или ферримагнетика, при этом определяют индуктивность или магнитное сопротивление, по величине которых судят о влажности.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к влагометрии воздуха и газов. Способ позволяет повысить точность измерения за счет снижения -воздействия внешних факторов. О влажности судят по магнитному сопротивлению или индуктивности системы, в которой магни- топровод содержит магнитные частйгда, размещенные в набухающем сорбенте. 1 ил. (Л с to Ot) о ч| vl

Редактор А.Долинич

Составитель В.Екаев Техред М.Ходанич

Заказ 5220/41 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по.делам изобретений и открытий 113035, MocjcBa, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор В.Бутяга