Электролитический подогревный датчик влажности газов Советский патент 1988 года по МПК G01N25/68 

Ю

00 QD Од

1

Изобретение относится к аналитичкому приборостроению и может быть ипользовано, например, для контроля влажности газовых сред в помещениях технологических установках.

Цель изобретения - повышение точности измерения и безопасности эксплуатации, снижение потребляемой датчиком энергии,

На фиг. 1 изображен предлагаемый датчик; на фиг. 2 - схемное выполнение датчика.

Электролитический подогревный дачик влажности газов содержит термо- метрический резистор (резисторный термометр) 1 и ограничительный резитор 2, помещенные в монолитный кор- пус 3 из электроизоляционной массы (например, вплавлены в стекло). Ре- зистор 2 размещен между резистором и надетым на последний стеклоткане- вым чулком 4, пропитанным хлористым литием. На чулок намотаны два проволочных электрода 5, с одним из кото рых последовательно включен резисто 2. Датчик имеет вьгооды (контакты) 6-9. Величина сопротивления R огра

ничительного резистора определяется соотношением

UjL Ui I, I.

Ua

i

и. X t -

номинальное напряжение, подаваемое на электроды влаго-з5 чувствительного элемента; установившаяся сила тока в цепи электродов при напряжении и, при содержании

паров, воды, соответствующем верхнему пределу измерения влажности в условиях минимально допустимой температуры окружающей среды и при максимально допустимом обдуве датчика;

и - минимальное напряжение на электродах, при котором температура датчика имеет допустимое значение в условиях измерения ток.а I, ; 1 - сила тока в цепи электродов при напряжении U, Ограничительный резистор по величине электрического сопротивления выполняют так, чтобы тепло, выделившееся в нем в переходных режимах, соответствовало требуемому для получения заданных динамических характе0

5 0 5

5

0

5

0

5

ристик, однозначно зависело от сорбируемой влаги в условиях измерения и не вызьшало перегрева, что снижает надежность датчика.

Величина сопротивления ограничительного резистора определяется следующим образом.

Пусть напряжение, подаваемое на электроды электролитического нормально работающего подогревного датчика, равно и , Максимальное значение силы тока соответствует величине I, , которая устанавливается при содержании паров воды, соответствующем верхнему пределу измерения влажности в условиях минимально допустимой температуры окружающей среды и при максимально допустимом обдуве датчика, т.е. в условиях максимально возможного теп- лосъема. Электрическое сопротивление R, влагочувствительного слоя при этом

равно R, :;:.

Энергия, необходимая

0

,сщя нормальной работы датчика в предельных условиях, равна I,, и определяет температуру датчика (хлористого лития)5 соответствующую равновесию испаряемой и сорбируемой влаги при данном измеряемом парциальном давлении водяных паров. При снижении напряжения U -до величины U сила тока возрастает и становится равной I;j, однако энергии U 1 становится недостаточно для нагревания влагочувствительного слоя вследствие его ограниченной проводимости и устанавливается другая более низкая тем- пература, при которой начинает ощущаться в той или иной мере влияние изменения внешних условий, ухудшаются динамические характеристики (датчик начинает работать неустойчиво). Допустимая величина снижения температуры определяется допустимой погрешностью измерения при выключении из цепи ограничительного резистора. Разность электрических сопротивлений при

D 2

токе I и 1л равна R -- - - и

2

является искомой величиной сопротивления ограничительного резистора.

Датчик работает следующим образом.

К контактам 6 и 9 подается напряжение переменного тока. При включении напряжения первоначально нагревается корпус датчика, так как электрическое сопротивление влагочувствительного слоя существенно меньгане ограничительного резистора, затем нагревается влагочувствительный слой (хлористый литий), из которого начинает испаряться вода, при этом растет электрическое сопротивление слоя и происходит перераспределение выделяемой энергии в соответствии с изменевключен ограничительный резистор, размещенный между стеклотканевым чулком и термометрическим резистором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и безопасности эксплуатации, снижения потребляемой энергии, термометрический и ограничительный резисторы дат

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и мо жет быть использовано при контроле влажности легковоспламеняющихся сред в помещениях и технологических установках. Цель - повьш1ение точности измерения влажности, безопасности эксплуатации, снижение потребляемой энергии. Датчик влажности представляет собой влагочувствительный элемент, состоящий из пропитанного хлористым литием стеклотканевого чулка, надетого на резисторный термометр. Снаружи намотаны два элейтрода, с одним из которых последовательно включен ограничительный резистор, имеющий определенное электрическое сопротивление. Ограничительный резистор вплавлен в стекло в одном монолите с термометром. 2 ил. с S (Л

ни ем отношения сопротивлений. Испаре- Ю чика помещены в монолитный корпус ние происходит до тех пор, пока не из электроизоляционной массы, а ве- установится равновесие сорбируемой и десорбируемой влаги. О величине изличина электрического сопротивления R ограничительного резистора определяется соотношением

меряемой влажности судят по величине

электрического сопротивления термометрического резистора при равновесии. В процессе работы сопротивление влагочувствительного слоя при равновесии значительно больше сопротивления ограничительного резистора. Огра ничительный резистор, размещенный в одном монолитном корпусе с термометрическим резистором, обеспечивает дополнительное нагревание влагочувствительного слоя, требуемое для нор- мальных динамических характеристик, уменьшение погрешности измерения при ограниченном токе питания.

Формула изобретения

Электролитический подогревный датчик влажности газов, содержащий влагочувствительный элемент, состоящий из пропитанного хлористым ли- тием стеклотканевого чулка, надетого на термометрический резистор, и намотанных на чулок двух электродов, с одним из которых последовательно

7С

Ь

9 с

J

j /

У / 4 v « / X гтУ / «,-f V

b-

-хV

/ Х. 4

15

чика помещены в монолитный корпус из электроизоляционной массы, а ве-

личина электрического сопротивления R ограничительного резистора определяется соотношением

у,

1

Ui

де и, - номинальное напряжение, подаваемое на электроды влагочувствительного элемента;

I - установившаяся сила тока в цепи электродов при напряжении и,, при содержании паров воды, соответствующем верхнему пределу измерения влажности в условиях минимально допустимой температуры окружающей среды и максимально допустимом обдуве датчика;

и - минимальное напряжение на электродах , при котором температура датчика имеет допустимое значение в условиях измерения тока 1 при выключенном из цепи ограничительном резисторе;

I - сила тока в цепи электродов при напряжении U.

/

X V

b-

х

Фиг.1

Фиг. 2