Устройство для измерения относительной влажности Советский патент 1988 года по МПК G01N25/68 

|

ijiii lN9 00 Ol

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано как средство измерения относительной влажности воздуха.

Цель изобретения - упрощение конструкции устройства и повышение точности измерения относительной влажности воздуха.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - функциональная схема вычислительного блока.

Устройство для измерения относительной влажности содержит детектор

Iточки росы, состоящий из датчика 2 конденсатора, датчика 3 точки росы, термоэлектрического модуля А и радиатора 5, Устройство содержит терморегулятор 6, вычислительный блок 7, входы которого соединены соответственно с усилителем 8, датчиком 9 температуры воздуха и датчиком- точки росы, а выход - с цифровым индикатором 10. Чувствительные элементы (ЧЭ) датчика точки росы, выполненные в виде линии задержки поверхностных акустических волн (ПАВ) с втречно- штыревыми преобразователями (ВШП)

IIи 12 параллельного типа, и датчика конденсата, выполненного в виде линии задержки с ВШ 13 и 14 веерного типа, нанесены на одну сторону термоэлектрического модуля 4, образуя двеакустические независимые зоны распространения ПАВ. При этом выходной ВОШ 14 веерного типа датчика конденсата подключен к термоэлектрическому модулю через последовательно соединенные генератор 15 вынужденных колебаний, терморегулятор блок 16 переключения, второй вход которого соединен с выходом смесителя 17. Входы последнего соответственно связаны с входом датчика 9 температуры воздуха и задающим генератором 18. Зона датчика точки росы с нанесенными на нее входным 11 и выходным 12 ВШП, покрытая водостойким слоем, является чувствительным элементом датчика точки росы и совместно с усилителем 19 образует автогенератор с частотой генерации, зависящей от температуры термоэлектрического модуля. Зона с нанесенными на термоэлектрический модуль входными 13 и выходными 14 В1Ш веерного типа образует ЧЭ датчика конденсата входной ВШ которого соединен с задающим генератором 18. ЧЭ датчика 8 температуры воздуха, образованный входным и выходным Biun, и усилитель 8, установленный между этими В1Ш, образуют автогенератор. Вычислительный блок 7 содержит преобразователи 20 и 21 частота - аналог (фиг. 2), которые соединены соответственно с

0 блоками 22 и 23 нелинейности, выходы которых подключены к входам блока 24 деления, подсоединенного к нормирующему усилителю 25 с масштабным коэффициентом К, выход которого

5 соединен с аналого-цифровым преобразователем 26.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии конденсата на по0 верхности датчика конденсата ПАВ с частотой сОд , равной частоте акустического синхронизма при 0(;, возбуждается задающим генератором 18, без значительных потерь достигает

5 входного ВИШ 13, где преобразуется в электрический сигнал той же частоты, который возбуждает генератор 15 вынужденных колебаний, по сигналу которого терморегулятор 6, через

Q блок 16 переключения включает в работу термоэлектрический модуль 4 детектора 1 точки росы.

Если температура окружающего воздуха больше ,.поверхность термоэлектрического модуля 4, на котором расположены датчики 2 и 3, охлаждается, избыток тепла, образующийся на противоположной стороне термоэлектрического модуля 4, отводится радиатором 5, Охлаждение происходит до тех пор, пока на датчике 2 конденсата не выпадает конденсат. При наличии конденсата сопротивление распространению поверхностной акустической

с волны возрастает, амплитуда ее уменьшается, что приводит к срьшу генерации генератора 15 вынужденных колебаний, при этом .терморегулятор 6 отключает термоэлектрический модуль 4, охлаждение прекращается, начинается испарение конденсата с поверхности датчика 2, при полном испарении которого вновь возбуждается генератор 15 вынужденных колебаний, терморегулятор 6 вновь включает че рез блок 16 переключения полярности термомодуль 4 на охлаждение.

Если температура воздуха ниже или равна , по сигналу смесителя 17

5

0

0

3

и терморегулятора f) блок 1 fS переключения полярности изменяет управляющее воздействие на термомодуль Д который нагревает датчики 2 и 3 до появления конденсата. При этом происходит срьш генерации генератора вынужденных колебаний, и терморегулятор 6 отключает термомодуль 4.

Таким образом, чувствительный эле мент датчика конденсата терморегулятором с помощью термоэлектрического модуля 4 и радиатора 5 поддерживает температуру, равную точке росы, которая непрерывно измеряется чувствительным элементом датчика 3 точки росы, покрытым водостойким слоем, позволяющим исключить воздействие ко1щенсата. Усилитель 19 совместно с входным 11 и выходным 12 В1Ш образует автогенератор, частота Wj, генерации которого определяется балансом фаз и амплитуд ПАВ и разностью фаз между входом и выходом усилителя 19.

. 2. п +4-,

о V-,

0

где сд - время распространения ПАВ

от входного 11 до выходного 12 BUffl;

п - число пар электродов в ВШИ; Cf, - фазовый сдвиг в усилителе. При изменении температуры на ДТ происходит изменение расстояния между отдельными электродами в ВиШ и между ВШП, что приводит к изменению частоты акустического синхронизма йИт-:

лсот- соо 1 (т)1 йт,

) - температурный коэффициент скорости распространения ПАВ;

&Т - диапазон изменения температуры детектора точки росы.

Сигнал с выхода усилителя 19 t , пропорциональный температуре, которая соответствует точке росы, поступает на один из входов вычислительного блока 7, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный температуре окружающего воздуха , с выхода, усилителя 8 ЧЭ датчика 9 температуры воздуха. Принцип работы данного ЧЭ такой же, как и ЧЭ датчика точки росы. В вычислительном блоке 7 сигналы t. тв поступают соответственно на преобразова428934

тели 20 и 21 частота - аналоговый сигнал, выходы которых подключены к блокам 22 и 23 нелинейности, реа- 5 лизующим зависимость упругости водяного пара Е от температуры Т. Сигналы Р ть - вь1хода блоков 22 и 23 нелинейности поступают.на вход блока 24 деления, подключенного к

10 нормируюп1ему усилителю 25 с масштабным коэффициентом К, на выходе которого появляется сигнал ср пропорциональный относительной влажности воздуха (%). При этом вычислитель 5 ным блоком 7 реализуется выражение

Ср 100%,

Ьтй

позволяющее по упругости водяного 20 пара при температуре точки росы E-jp и температуре окружающего воздуха Е-гц определить относительную влажность воздуха Ср .

25 Формула изобретения

Устройство для.измерения относительной влажности, содержап1ее детектор точки росы, состоящий из датчи30 ка конденсата, датчика рочки росы, термоэлектрического модуля и радиатора, терморегулятор, вычислительный блок, входы которого соединены соответственно с датчиком температу35 ры воздуха и датчиком точки росы, а выход - с цифровым индикатором, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности.измерения, чувстви40 тельные элементы датчика точки росы, выполненные в виде линии задержки поверхностных акустических волн с встречно-щтыревыми преобразователями параллельного типа и датчика кон45 денсата, выполненные в виде линии задержки с встречно-штыревыми преобразователями веерного типа, нанесены на одну сторону термоэлектрического модуля, образуя две акусти50 ческие независимые зоны распространения поверхностных акустических волн, при этом выходной встречно- щтыревой преобразователь веерного типа датчика конденсата подк.пючен к

55 термоэлектрическому модулю через последовательно соединенные генератор вынужденных колебаний, терморегулятор, блок перек.пючения, второй вход которого соединен с выходом

514428956

смесителя, входы которого соответ- температуры воздуха и задающим гене

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть исцользовано как средство измерения относительной влажности воздуха. Цель изобретения - упрощение кон-, струкции и повышение точности излучения. Термомодуль, переключаемый блоком полярности на нагрев или охлаждение в зависимости от температуры окружающей среды, обеспечивает выпадение конденсата на поверхность пьезооснования. Момент появления конденсата определяется с высокой точностью датчиком (Д) конденсата, а температура - Д точки росы. Одновременно температура сУкружающего воздуха измеряется Д, содержащим усилитель. Сигналы, пропорциональные температуре окружаюпхего воздуха и точки росы, поступают на вычислительный блок, на § выходе которого появляется сигнал, пропорциональный влажности воздуха. - Чувствительные элементы всех Д выполнены в Виде линии задержки поверхностно-акустических волн с встречно- штыревыми преобразователями. 2 ил. сл

ственно связаны с входом датчика

ратором.