Конденсационный гигрометр Советский патент 1988 года по МПК G01N25/68 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для контроля относительной влажности смеси газов и может быть использовано в нефтедобывающей промьшшенности в системе подготовки газа для газлифта, в технологических аппаратах химической промьшшенности и других отраслях.

Цель изобретения - увеличение быстродействия гигрометра.

На фиг,1 и 2 представлена конструкция гигрометра и измерительная схема.

Гигрометр состоит из световода 1, нанесенного на него хладопровода 2, на котором размещены охлаждающее уст ройство 3 в виде двух полупроводниковых микрохолодильников и конденсационная поверхность 4, выполненная на элементе полного внутреннего отражения световода. Элементы детектора росы представлены источником 5 света, коллиматором 6, светоделителем 7, фотоприемниками 8 и 9 в опорном и измерительном каналах соответственно. Термочувствительный элемент 10 размещен на конденсационной поверхности 4 и служит для измерения температуры начала конденсации, термочувствительный .элемент 11 контролирует температуру окружающей среды. Фотоприемники 8 и 9, термочувствительные элементы 10 и 11 включены в отдельные блоки электронной измерительной схемы: фотомост 12 и термомост 13, Кроме того измерительная схема содержит блок 14 питания охлаждающего устройства 3,

Хладопровод 2 выполнен в виде плен

ки вещества с высоким коэффициентом температуропроводности, например из двуокиси олова, коэффициент температуропроводности которого значительно (более, чем в 30 раз) превьшает эту характеристику стекла, Хладопровод выполнен прозрачным в диапазоне длин волн света, формируемого источником.

Гигрометр работает следующим образом.

Источник 5 посредством колл.имато- ра 6 формирует параллельньй пучок инфракрасного излучения, который разделяется светоделителем 7 на опорный и измерительный каналы. Пучок света в измерительном канале направляется в световод 1 и падает под углом 45 на конденсационную поверхность 4; дважды отразившись от нее, поступает на фотоприемник 9, который интегри10

15 2о

87542

рует излучение, отр аженное от конденсационной поверхности. Сигналы с фотоприемников 8 и 9 поступают в фотомост 12 и в исходном состоянии в отсутствие конденсата уравновешиваются. Термомост 13 в исходном состоянии также уравновешен.

После .включения охлаждающего устройства 3 конденсационная поверхность 4 посредством хладопровода 2 интенсивно охлаждается и в измерительной диагонали термомоста 13 появляется сигнал, пропорциональный разности тёмпературы термочувствительных элементов 10 и 11, При охлаждении газа, протекающего вблизи конденсационной поверхности, до температуры точки росы на конденсационной поверхности формируется конденсат. Появление конденсата (воды) вызывает нарушение условия полного внутреннего отражения; в слое воды возникает преломленный луч, который практически полностью поглощается в конденсате, не выходя в газообразную среду, так как он падает

25

на границу конденсат - воздух под углом , большим предельного, равного-v 49°, Использование инфракрас

ного излучения на длине волны 930нм вблизи центра полосы поглощ.ения молекулами воды-усиливает эффект уменьшения интенсивности преломленного луча.

Возникновение преломленного луча, обусловленное появлением конденсата, вызьшает резкое уменьшение интенсивности излучения, отраженного от конденсационной поверхности и поступающего на входное окно фотоприемника- 9, Это приводит к нарушению равенства сигналов в измерительном и опорном каналах. Появившийся сигнал разбаланса с фотомоста 12 выключает блок 14 питания охлаждающего устройства 3 и Одновременно поступает на термрмост 13, Термомост 13 вьщает сигнал, пропорциональный разности температуры газа вне зоны действия охладителя и температуры точки росы, который обра- батьшается в вычислительных блоках электронной схемы (не показаны). Результат обработки в виде значения относительной влажности индицируется на цифровом табло прибора.

Формула изобретения Конденсационный гигрометр, содержащий световод с элементом полного

3

внутреннего отражения, конденсационную поверхность, охлаждающее устройство, источник света, фотоприемники, два термочувствительных элемента, один из которых размещен на конденсационной поверхности, а также элект ронную измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью повьшения быстродействия, конденса68754

ционная поверхность и охлаждающее устройство размещены на общем хладо- проводе, нанесенном на световод и выполненном в виде пленки вещества с высоким коэффициентом температуропроводности, а также хладопровод выполнен прозрачным в диапазоне длин волн света, формируемом источни- 10 ком.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля относительной влажности смеси газов. Целью изобретения является повышение быстродействия. Для этого в конденсационном гигрометре конденсационная поверхность и охлаждающее устройство размещены на общем хладопроводе. Он нанесен на световод и выполнен пленочным. Пленка имеет высокий коэффициент температуропроводности и прозрачна в диапазоне длин волн света, формируемом источником излучения. 2 ил. с

41

fU. /

Л V

Y

D

.11

15

А14

V

v

V

.

6

12