Датчик влажности газов Советский патент 1987 года по МПК G01N27/22 G01N29/00 

113

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий и предназначено для измерения влажности газов и их смесей с помощью поверхностных акустических волн.

Цель изобретения - повышение чув- стсительности и TeNmepaTypHOU стабильности за счет использования в структуре датчика дисперсионных по- лосковых элементов, обеспечивающих возможность проведения измерения влажности без применения гигроскопических покрытий.

На фиг,1 изображен датчик влажности, разрез; на фиг.2 - то же, вид сверху (со снятым экраном).

Датчик влажности газов содержит звукопровод 1, расположенные на нем источник 2 и приемник 3 поверхностных акустических волн, выполненные в виде встречно-штыревых электродов, и экран 4, дополнительные источник 5 и приемник 6 поверхностных акустических волн, два входных 7 и 8 и два выходных 9 и 10 многополосковых ответ- вителя, размещенные между соответствующими источниками 2 и 5 и приемниками 3 и 6 поверхностных акустических волн, поглотители 11 поверхностных акустических волн, размещенные на концах звукопровода 1 между парами входных ц вьпсодных многополосковых ответвителей 7 и 9, 8 и 10. Экран 7 герметично соединен с звукопрог водом 1 и установлен с зазором относительно остальных элементов датчика влажности, а часть одной пары входных и выходных многополосковых, ответвителей образует канал, взаимодействующий с контролируемой средой (не показан) и свободный от экрана 4.

Многополосковые ответвители 7-10 имеют апертуру полосковых элементов, число которых соответственно й и R превьщ1ающую по -крайней мере в три раза апертуру источников 2 и 5 и приемников 3 и 6 поверхностных акустических волн.

Позициями 12 и 13 обозначены ребра жесткости экрана 4, выполняющие роль электромагнитного экрана от паразитных наврдок.

На фиг. 2 горизонтальными стрелками изображены направления распространения поверхностных акустических волн в измерительном (верхнем на фиг,2) и термокомпенсационном (ниж32

нем на фиг.2) каналах. Экран 4 имеет также внешние вертикальные стенки (не показаны), расположенные по периметру звукопровода 1, Для сообщения

с внешней контролируемой средой в измерительном канале вертикальная внешняя стенка отсутствует, а в экране 4 выполнены отверстия над измерительным каналом.

Датчик влалсности работает следующим образом.

Датчик влалсности помещают в объем с контролируемой средой. На электроды источника 2 от генератора качающейся частоты подается сигнал, частота которого изменяется от низкой части к высокой. Акустические сигналы источника 2, распространяющиеся в направлении ближайшего торца звукопровода 1, задемпфированы акустическим поглотителем 11. Акустические сигналы от источника 2, распространяющиеся в противоположном направлении, проходят под ползунковыми

элементами многополоскового ответви- теля 7, возбуждают в них переменные токи и передаются в измерительный (верхний) и термокомпенсадионный (нижний) каналы. При этом частота их

линейно промодулирована в соответствии с характером измерения шага между полосковыми элементами.

Элементы многополоскового ответвителя 9 преобразуют указанные вьш1е сигналы в сжатые акустические импульсы, поскольку, характер расположения элементов в них обратен характеру расположения полосковых элемейтов

многополоскового ответвителя 7. Сжатые акустические импульсы преобразуются приемником 3 в выходные электрические сигналы, которые поступают в измерительную схему.

Если в окружающей среде влага практически отсутствует, то условия распространения сигналов поверхностной акустической волны в измерительном и термокомпенсационном каналах

практически одинаковы, определяются в основном температурой окружакщей среды и компенсируют друг друга, Б результате на выходе датчика сигнал практически отсутствует. Наличие

влаги в контролируемой среде вызывает затухание поверхностной а1сустичес- кой волны в измерительном канале, компенсация сигналов в обоих каналах нарушается, на выходе датчика появляется выходной сигнал, величина кЬто- рого служит мерой влажности окружающей среды. .

Изобретение позволяет повысить точность измерения, особенно при

быстрых изменениях влажности контролируемой среды, и исключить ошибки, связанные с изменением температуры.

Формула изобр, етения

1. Датчик влажности газов, содержащий звукопровод, расположенные на нем источник и приемник поверхностных акустических волн, выполненные в виде встречно-штьфевых электродов, и экран, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и температурной стабильности, он снабжен дополнительными источником и приемником поверхностных акустических волн, двумя входными и двумя выходными многополосковы11 2 It / / /

/ / / т.:.../..л //I й

fJI.. 7.... ..JKKKi &i5 X u /..... /.74 Щ

// / // // // / // / / // /

Редактор П.Гереши

Составитель И.Ардашева

Техред М.Ходанич Корректор В.Бутяга

Заказ 2354746 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

ми ответвителями, размещенными между соответствующими источником и приемником поверхностных акустических волн, поглотителями поверхностных акустических волн, размешенными на концах звукопровода и между.парами входных и выходных многополосковых ответвителей, экран герметично соединен с звукопроводом и установлен с зазором относительно остальных элементов датчика, а часть одной пары входных и выходных многополосковых ответвителей образует канал, взаимодействующий с контролируемой средой и свободный от экрана.

I

2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что многополосковые . ответвители имеют апертуру полоско- вых элементов, превьшающую по крайней мере в три раза апертуру источника и приемника поверхностных акустических волн.

ff/2

/

9 3 ff

/J

Фиг. 1

//

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий и.предназначено для измерения влажности газов и их смесей с помощью поверхностных акустических волн. Целью ИЗобретения является повышение чувствительности и температурной стабильности за счет использования в структуре датчика дисперсионных полосковых элементов, обес- печившощих возможность проведения измерения влажности без применения гигроскопических покрытий. Использова11 7 7 12 // ние дисперсионных многополосковых ответвителей 7-10 позволяет создать измерительный и термокомпенсационный каналы в тракте распространения поверхностной акустической волн. При этом преобразователи поверхностной акустической волны - источники 2 и 5, приемники 3 и 6 и термокомпенсационный канал защищены от контролируемой газовой среды с помощью электропроводного влагонепроницаемого экрана. После прохождения измерительного и термокомпенсационного тракта осуществляется сжатие сформированных сигналов, что обеспечивает получение уровня сигнала на выходе датчика, достаточного для последующей отработки без применения специальных сорбирующих покрытий в измерительном тракте. Это уменьшает инерционность датчика в условиях быстрых изменений влажности контролируемой газовой среды. 1 з.п. ф-лы 2 ил. // / /V SurJT.t i (Л С О9 СП 00 00 Вып. 2 N2 10 Фиг. г