Сорбционно-частотный гигрометр Советский патент 1987 года по МПК G01N5/02 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению, в частности к приборам для измерения влажности, и может быть использовано для измерения парциального давления водяного пара или объемной доли влаги в газовых смесях в широком диапазоне температур.

Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение диапазона измерений гигрометра.

На чертеже изображена функциональная схема гигрометра.

Устройство содержит проточную камеру 1, размещенную в термостате 2. В проточной камере установлены образцовый кварцевый резонатор 3 и два пьезосорбционных чувствительных элемента (ПЧЭ) 4 и 5, два измерительных преобразователя 6 и 7 влажность - частота, сумматор 8 частот и блок 9 вторичного преобразования измерительной информации и индикации. ПЧЭ 4 имеет влагочувстБительную пленку из полиамида, а ГИЭ 5 - влагочувстви- тельную пленку из многопористого отоженного гидратированного кремнезема со средним радиусом пор не более 15 нм.

Выход ПЧЭ 4 подключен к первому входу преобразователя 6, к второму входу которого подсоединен выход образцового кварцевого резонатора 3.

Выход ПЧЭ 5 подключен к первому входу преобразователя 7, второй вход которого соединен с выходом образцового кварцевого резонатора 3. Входы сумматора 8 частот подсоединены соответственно к выходам преобразователей 6 и 7, а выход подключен к блоку 9.

Устройство работает следующим образом,

ПЧЭ 4 и 5 находятся в анализируемом газе (при постоянной температуре ) в термодинамическом равновесии с анализируемой средой. При постоянной температуре парциальное давление насыщенного водяного пара {объемная доля влаги в газе при на- сьщении) является величиной постоянной. Выходные сигналы об оих чувствительных элементов (частоты колебаний) функционально зависят от парциального давления водяного пара и объемной доли влаги анализируемого газа. Выходной сигнал образцового

кварцевого резонатора 3 (частота) является величиной постоянной, не зависящей от влажности газа. Выходные

сигналы ПЧЭ 4 и образцового кварцевого резонатора поступают на соответствующие входы измерительного преобразователя 6, с выхода которого сигнал разностной частоты f, поступает на один из входов сумматора 8. Выходные сигналы ПЧЭ 5 и образцового кварцевого резонатора 3 поступают на входы измерительного преобразователя 7, с выхода которого сигнал разностной частоты f поступает на другой вход сумматора В. Сумматор 8 частот осуществляет суммиро-. вание выходных сигналов измерительных преобразователей 6 и 7, поэтому

с выхода сумматора 8 на вход блока 9 вторичного преобразователя измерительной информации и индикации поступает сумма выходных сигналов измерительных преобразователей 6 и 7

F(P) f -t- f.,

+ Ц, (P) +cp2(P);

f., fo +

(I)

(2)

F(B) f, + fi f. -1- f, + q-,(B) + cp,(B),

где F - частота, поступающая с выхода сумматора на вход блока вторичного преобразования и индикации соответст-

венно при измерении парциального давления водяного пара Р и объемной доли влаги В в газе;

f( частота, поступающая с выхода измерительного преобразователя 6 на вход сумматора 8; f - частота, поступающая с выхода измерительного преобразователя 7 на вход сумматора 8;

fд - значение частоты измерительного преобразователя 6 при

02

парциальном давлении водяного пара (объемной доле влаги в газе), соответствующем начальному значению диапазона измерений; - значение частоты измерительного преобразователя 7 при парциальном давлении водяного пара (объемной доле влаги в газе), соответствую3134

щем начальному значению диапазона измерений;

tfi(B) сорбционно-частотная характеристика пьезосорб- ционного чувствительного элемента 4 соответственно по парциальному давлению водяного пара и по объемной доле влаги в газе;

I ) сорбционно-частотная fO характеристика пьезосорб- ционного чувствительного элемента 5 соответственно по парциальному давлению водяного пара и по объемной J5 доле влаги в газе.

Схема вторичного преобразования и индикации осуществляет преобразование суммарного выходного сигнала F и. индикацию выходного сигнала либо в аналоговом, либо в цифровом виде.

Формула .изобретения

Сорбционно-частотный гигрометр, содержащий размещенную в термостате проточную камеру, в которой установ

fO J5

0

5

5434

лены первый пьезосорбционный чувствительный элемент с влагочувствитель- ной пленкой полиамида и образцовый кварцевый резонатор, подключенные

I соответственно к первому и второму входам первого измерительного преобразователя влажность - частота, и блок вторичного преобразования измерительной информации и индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения диапазона измерений, в него введены второй измерительный преобразователь влажность - частота, к первому входу которого подсоединен установленный в камере второй пьезосорбционный чувствительный элемент с влагочувствительной пленкой микропористого отоженного гидратированно- го кремнезема со средним радиусом пор не более 15 нм, а второй вход соединен с образцовым кварцевым резонатором, причем выходы преобразователей подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен с блоком вторичного преобразования измерительной информации и ик-- дикации,

Изобретение относится к аналитическим приборам для измерения влажности и может быть использовано при измерении парциального давления водяного пара или объемной доли влаги в газовых смесях в широком диапазоне температур. Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение диапазона измерений гигрометра. В схему гигрометра с частотопре- образующим влагочувствительным элементом (ВЧЭ) и кварцевым резонатором, расположенными в проточной термостатированной камере, добавлен еще один частотопреобразующий ВЧЭ с характеристикой, корректирующей нелинейность характеристики преобразования первого ВЧЭ. Коррекция осуществляется в алгебраическом сумматоре частот. Второй ВЧЭ покрыт пленкой микропористого отожженного гидрати- рованного кремнезема со средним радиусом пор не более 15 нм. 1 ил. i (Л 00 4;: шЛ сд 4 СО

Редактор Л.Повхан

Составитель Ю.Коршунов Техред И.Попович

Заказ 4430/48

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

Корректор А.Ильин