Конденсационный гигрометр Советский патент 1987 года по МПК G01N25/66 

1

Изобретение относится к области влагометрии газов, а именно к измере нию влажности газов.по точке росы,и может быть использовано для измерения этого параметра в ряде отраслей народного хозяйства.

Цель изобретения - улучшение динамических характеристик и повышение устойчивости работы конденсационного гигрометра в широком диапазоне изменения вланжности и температуры газа.

Поставленная цель достигается тем что в конденсационный гигрометр, содержащий схему обнаружения конденсата, схему регулирования слоя конденсата, состоящую из регулируемого усилителя пропорциональной составляющей и усилителя постоянного тока, зеркальце, установленное на термо- электрическом холод ильнике, и в котором расположен термочувствительный элемент, образующий с преобразователем температуры в напряжение схему измерения точки росы, введены два функциональных преобразователя и схема измерения температуры воздуха содержащая термочувствительный элемент и преобразователь температуры в напряжение, а в схему регулирования слоя конденсата введены регулируемый усилитель дифференциальной составляющей и сумматор, при этом первые входы усилителей пропорциональной и дифференциальной составляющей подключены к схеме обнаружения конденсата, второй вход усилителя пропорциональной составляющей через первый функциональный преобразователь соединен со схемой измерения точки росы, а второй вход усилителя дифференциальной составляющей через второй функциональный преобразователь - со схемой измерения температуры воздуха, выходы усилителей через сумматор связаны с инвертирующим входом усилителя постоянного тока, выход которого соединен с термоэлектрическим холодильником.

На чертеже изображена функциональная схема конденсационного гигрометра.

Конденсационный гигрометр содержит схему 1 обнаружения конденсата, схему 2 измерения точки росы, зеркальце 3, установленное на термоэлектрическом холодильнике 4, схему 5 измерения температуры воздуха, функциональные преобразователи 6 и 7 и

10

15

20

17347 ,2

схему 8 регулирования слоя конденсата. Схема 1 обнаружения конденсата включает в себя источник 9 света и приемник 10 отраженного света. Схема 5 2 измерения точки росы содержит термочувствительный элемент 11, который . расположен в зеркальце 3, и преобразователь 12 температуры в напряжение t/U , где t - точка росы. Схема 5 измерения температуры воздуха содержит термочувствительный элемент 13 и преобразователь 14 температуры в напряжение tg/Uj, где t - температура воздуха. Схема 8 регулирования слоя конденсата содержит регулируемые усилители 15 и -6 пропорциональной и дифференциальной составляющих, сумматор 17 и усилитель 18 постоянного тока. Первые входы усилителей 15 и 16 соединены со схемой 1 обнаружения конденсата. Второй вход усилителя 15 подалючен через функциональный преобразователь 6 к схеме 2 измерения ус ТОЧКИ росы, а второй вход усилителя 16 через функциональньш преобразователь 7 - к схеме 5 измерения температуры воздуха. Коэффициент усиления усилителя 15 пропорциональной состав- ляющей изменяется таким образом,что с уменьшением температуры точки росы он увеличивается. Аналогично изменяется коэффициент усиления усилителя 16 дифференциальной составляющей; с уменьшением температуры воздуха он увеличивается. Выходы усилителей 15 и 16 связаны с инвертирую- ЩИ1.1 входом усилителя 18 постоянного тока, в котором через сумматор 17 суммируются напряжение от усилителя 15, пропорциональное количеству конденсата на зеркальце 3, и производная от этого напряжения после обработки в усилителе 16. Нагрузкой усилителя 18 постоянного тока является термоэлектрический холодильник 4. Функциональные преобразователи 6 и 7 обеспечивают необходимую зависимость управляющего напряжения от воздействующих факторов и динамических характеристик применяемого термоэлектриче - ского холодильника 4, изменяющихся в диапазоне температур. Все перечисленные элементы в комплексе составляют схему автоматического регулирования, которая поддерживает на поверхности зеркальца 3 гигрометра, заданное количество конденсата.

35

40

45

50

55

Конденсационный гигрометр работает следующим образом.

Перед началом измерений на неинвертирующий вход усилителя 18 постоянного тока подается опорное на- пряжение 11,, , которое-определяет уровень поддерживаемого на зеркальце 3 количества конденсата. В, момен включения гигрометра зеркальце 3 сухое и имеет температуру воздуха. Св товой поток от источника 9 света освещает зеркальце 3 и отраженный поток фиксируется приемником 10, сигнал от которого подводится к схеме 8 регулирования слоя конденсата.Фун циональные преобразователи 6 и 7 в зависимости от напряжений U и U- поступающих от схем 2 и 5, вают необходимую зависимость управляющего напряжения Uc, вырабатывающегося в сз мматоре 17, в котором сумируются напряжения от усилителей И 16, от воздействующих факторов и динамических характеристик применяемого холодильника. Управляющее напр жение Uj, , поступающее на инвертирующий вход усилителя 18 постоянного тка, будет больше Uon на величину /jU

ли Uc - Uon ;

2 , обеспечи

R

ли

н

где I

ток охл

RH та.х охл -

максимальный ток охлаждения зеркальца 3 термоэлектрическим холодильником 4; сопротивление нагрузки т.е. сопротивление термоэлектрического холодильника 4; К - коэффициент усиления

усилителя 18 постоянного тока, который зависит от .точки росы, через термоэлектрический 4 проходит ток максимального охлаждения. При достижении зеркальцем 3 температуры, равной температуре точки росы, на нем появляется конденсат, световой поток от источника 9 света частично рассеивается, интенсивность отраженного света на фотоприемнике 10 уменьщается, в результате чего U(5f, будет

Up. В.

через термохолодильник снижается до величины, необходимой для поддержания на зеркальце 3 конденсата в равновесном состоянии с водяным паром.

При этом холодильник

компенсироваться Up, В результате этого ток

це

находящимся в воздухе, т.е. поддержания температуры поверхности зеркальца 3, равной температуре точки росы. При увеличении слоя конденсата (например, при увеличении температуры точки росы), Upn будет больше Uc, что приводит к нагреву зеркальца и сбросу части конденсата. Таким образом, система автоматического регулирования поддерживает заданную толщину слоя конденсата. Температура точки росы определяется термочувствительным элементом 11 при наличии стабильного слоя конденсата на зеркаль- 3. .

ормула изобретения

5 О 5 це 20

25

30

35

, Q

50

55

Конденсационный гигрометр,- содержащий схему обнаружения-конденсата, схему регулирования слоя конденсата, состоящую из регулируемого усилителя пропорциональной составляющей и усилителя постоянного тока, зеркальце, установленное на термоэлектрическом холодильнике и в котором расположен термочувствительный элемент, образующий с преобразователем температуры в напряжение схему измерения точки росы, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик и повышения устойчивости работы гигрометра в широких диапазонах изменения влажности и температуры газа, в него введены два функциональных преобразователя и схв ма измерения температуры воздуха, содержащая термочувствительньш элемент и преобразователь температуры в напряжение, а в схему регулирования слоя конденсата введены регулируемый усилитель дифференциальной составляющей и сумматор, при этом первые входы усилителей пропорциональной и дифференциальной составляющей подключены к схеме обнаружения конденсата, второй вход усилителя пропорциональной составляющей через первый функциональный преобразователь соединен со схемой измерения точки росы, а второй вход усилителя дифференциальной составляющей через второй функциональный преобразователь - со схемой измерения температуры воздуха, выходы усилителей через сутчма- тор связаны с инвертирующим входом усилителя постоянного тока, выход которого соединен с термоэлектрическим холодильником.

П

Изобретение относится к влаго- метрии газов по точке росы. Целью изобретения является улучшение динамических характеристик и повышение устойчивости работы конденсационных гигрометров в широком диапазоне изменения влажности и те я1ературы газа. В схему (Сх) регулирования на зеркальце слоя конденсата введены регулируемый, усилитель (У) дифференциальной составляюш;ей и сумматор. Таким образом, она становится Сх пропорционально-дифференциального регулирования. Цервые входы У пропорцио- налвной и дифференциальной составляющих подключены к Сх обнаружения конденсата, а их вторые входы - соответственно к Сх измерения точки росы и Сх измерения температуры воздуха. Выходы этих У через сумматор соединены с инвертирующим входом У постоянного тока, выход которого соединен с тер-; моэлектрическим холодильником зер-. кальца. 1 ил. Q Ф сл 00 00 4iii

Редактор А.Ревин

Составитель В.Екаев

Техред А.Кравчук Корректор Г.Решетник

Заказ 2416/39 Тираж 776 Подписное 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