Гигрометр точки росы Советский патент 1988 года по МПК G01N21/81 

V

Изобретение относится к области плагометрии и может быть использован для измерения влажности атмосферного ноздуха и газов промышленных установок .

Цель изобретения - повышение точности и надежности измерений.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Гигрометр содержит двухлучевой осветитель 1, датчик 2 температуры, нанесеншлй на поверхность элемента 3 многократного нарушенного полного внутреннего отражения (МНПВО), фото- приемники А. В состав устройства входит также электронная система управлния и индикации точки росы, включающая электронный коммутатор б, тригге

6, синхронизатор 7, индикатор 8 температуры точки росы и управляемый блок 9 питания. Элемент МНПВО находится в тепловом контакте с охладителем 10.

Гигрометр точки росы функциониру ет следующим образом.

После включения охладителя 10 охлаждается элемент МНПВО 3, через который поочередно согласно команде, подаваемой синхронизатором 7, проходят лучи света от осветителя 1. При достижении температуры (измеряемой датчиком 2), соответствующей температуре точки росы при данных условиях измерения, на поверхности элемента МНПВО выпадает конденсат, что сразу сказывается на интенсивности прошедшего через элемент МНПВО считывающего луча света (на опорный луч света влага не влияет), резко изменяя соотношение световых потоков опорного и считывающего лучей. Это изменение фиксируется триггером 6, получающим сигнал в дифференциальной форме с электронного коммутатора 5, на который, в свою очередь, сигнал поступае с фотоприемника 4. Согласование работы электронного коммутатора с очередностью включения светодиодов осуществляется синхронизатором 7. Триггер 6 выдает команду на индикатор 8 температуры, где фиксируется температура точки росы в данный момент времени, а вторую команду подает на бло

0

r 0

0

5

начинает нагреваться до тех пор, пока конденсат на поверхности его не испарится, после чего триггер возвращается в исходное состояние и процесс измерения повторяется.

В устройстве не требуется тариро- вочных операций по эталонной влажности перед каждым актом измерения, так как влажность газов определяется расчетным путем или графически по температуре точки росы, замеренной датчиком температуры, нанесенным на поверхность элемента МНПВО.

Введение селективного излучения в области характеристического поглощения воды в эталонный метод определения влажности по точке росы позволяет существенно повысить точность и надежность измерения, так как считывающий луч реагирует лишь на присутствие влаги на поверхности элемента МНПВО и не реагирует на примеси, могущие сконденсироваться или высадиться из исследуемого газа при охлаждении этой поверхности. Это позволяет предлагаемым устройством измерять влажность не только воздуха, но и промышленных газов и их смесей.

Осветитель может быть выполнен с длинами волн , 1,94 мкм, что соответствует -характеристическому поглощению воды, и с 1,77 мкм. Длина волны 7, связана с коэффициен- 35 том преломления материала элемента МНПВО соотношением, приведенным в формуле изобретения. Это соотношение позволяет определить углы ввода и вывода излучения в элемент МНПВО, при которых обеспечивается оптимальное взаимодействие излучения с пленкой воды на поверхности элемента МНПВО. Например, у оптического стекла марки ИЕС1 полоса пропускания излучения находится в области длин волн от 1,2 до 2,1 мкм, где есть максимум характеристического- поглощения воды. При этом угол ввода и вывода излучения в элемент МНПВО определяется из приведенного Б формуле выражения, где S - глубина проникновения считывающего луча в пленку росы на поверхности элемента МНПВО принимается равной 0,5-1,0 мкм, что обеспечивает

40

45

50