Гигрометр точки росы Советский патент 1990 года по МПК G01N21/41 G01N25/66 

Изобретение относится к измерительной технике и приборостроению и может быть использовано в различных отраслях промышленности для измерения влагосодержанчя в газе.

Целью изобретения является повы- , шение надежности измерения и -/величе- ние быстродействия частоты циклов измерений.

На чертеже показан гигрометр точки росы.

Он содержит осветитель ,соединен ный с помощью первого волоконного световода 2 с призмой 3 ввода излучения в плоскопараллельную пластину 4 из оптически прозрачного материала, одной из плоскостей контактирующей с охлаждающим устройством 5,cof- дьненным с датчиком 6 температуры, призму 7 вывода излучения, соединенную вторым волоконным световодом Ч с фотоприемником 9, порогово-угилнтельное устройство 10, соединенное с источником 11 опорного сигнала, регистрирующим устройством 12 и релейным элементом 13, который соединен с блоком 14 питания генератора 15 электромагнитных колебаний сверхвысокой частоты, излучатель 16, камеру 17с входным 18 и выходным 19 отверстиями. Элементы 10, 11 и 12 образуют измерительный блок 20,

Сущность изобретения заключается в том, что, одна из плоскостей плоскопараллельной пластины является поверхностью, контактирующей с контролируемым потоком газа. Поток излучения, создаваемый осветителем, путем полных внутренних отражений распространяется по пластине При образовании капель влаги на поверхности пластины условие полного внутреннего отражения на границе пластина - влага нарушается, что приводит к выводу части потока излучения в окружающую сред. Вследствие этого с учетом многократности о раже- ния изменяется поток излучения,попадающий на фотоприемник,, и вырабатываемый им сигнал, соответствующий количеству образовавшейся влаги на единице поверхности пластины,становится отличным от сигнала источника опорного сигнала.

Использование генератора электромагнитных колебаний СВЧ для отогрева поверхности конденсации определяется способностью воды поглощать энергию электромагнитных колебаний и превращать ее в тепло по всему объему продуктов конденсации, Тепло образуется в самой массе капель воды - воздух и плоскопараллельная пластина не нагреваются.

Гигрометр работает следующим образом.

Поток света, создаваемый осветителем 1, подводится с помощью первого волоконного световода 2 и призмы 3 к плоскопараллельной пластине 4, в которой распространяется посредством полных внутренних отражений,пос- ле чего через призму 7 и волоконный световод 8 поступает на фотоприемник 9. Сигнал источника 11 опорного сигнала выбирается равным сигналу, вырабатываемому фотоприеммиком 9 при чистой поверхности пластины 4, контактирующей с контролируемым потоком гяз,э. В данном случае разность

5

0

5

0

5

0

5

0

5

этих сигналов равна нулю. Охлаждающее устройство 5 охлаждает пластину 4 до заданной температуры, контроль которой осуществляется датчиком Ј температуры с последующим выводом ее значений на регистрирующее устройство 12. При образовании капель влаги на поверхности плоскопараллельной пластины 4 условие полного внутреннего отражения на границе пластина - влага нарушается, что приводит к выводу части потока светэ в окружающую среду. Вследствие этого изменяется поток света, попадающий на фотоприемник 9, и вырабатываемый им сигнал становится отличным от сигнала источника 11 опорного сигнала. Разность этих сигналов усиливается порогово-усилительным устройством 10 с последующим выводом на регистрирующее устройство 12, где в соответствии с селектированным по величине поступившим сигналом отображается информация о количестве образовавшейся влаги при данной температуре.Кроме того, возникающая разность сигналов в порогово-усилительном устройстве 10 вызывает срабатывание релейного элемента 13, соответствующее включение блока 14 питания генератора 15 электромагнитных колебаний СВЧ. Процесс излучения электромагнитных колебаний сверхвысокой частоты продолжается до тех пор, пока вся образовавшаяся влага не испарится.Этот момент наступает при равенстве сигналов фотоприемника 9 и источника 11 опорного сигнала. После этого цикл измерения повторяется.

Повышение надежности измерений достигается за счет того, что осветитель, плоскопараллельная пластина и фотоприемник структурно связаны между собой с помощью волоконных световодов и призм ввода и вывода излучения, что устраняет неблагоприятное воздействие на прохождение потока света таких факторов, как вибрация, которая может привести к нарушению юстировки измерительной схемы гигрометра, влияние нелинейной среды (потока газа), многозначность выходного параметра (угол направленности выводимого потока света) и

ДР.

Увеличение частоты циклов измерений достигается введением в состав гигрометра генератора гэпрктромагнитных колебаний сверхвысокой частоты, с помощью которого обеспечивается выделение тепла и испарение влаги. При этом тепло образуется в самой массе продукта конденсации - контролируемый газ и пластина не нагреваются, что устраняет влияние тепловой инерционности пластины, температурных раскачек и т.п.

Гигрометр точки росы может использоваться на любом предприятии, где необходимо контролировать влаго- содержание в газе, где предъявляются высокие требования к надежности и непрерывности измерения, а технологический процесс автоматизирован, в том числе с применением управляющих вычислительных машин.

Формула изобретения

Гигрометр точки росы, содержащий осветитель, оптически связанный через элемент многократно нарушенного полного внутреннего отражения с фотоприемником, соединенным с измерительным блоком, охлаждающее устройство с датчиком температуры,соединенным с измерительным блоком, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности измерений и увеличения быстродействия измерений, гигрометр дополнительно содержит первьй и второй волоконные световоды, призмы ввода и вывода излучения, генератор электромагнитных колебаний сверхвысокой частоты (СВЧ) излучатель, блок питания генератора СВЧ, релейный элемент и герметичную

для СВЧ-излучения камеру с защитным покрытием,снабжённую входным и выходным отверстиями, элемент многократно нарушенного полного внутреннего отражения выполнен в виде плоскопараллельной пластины из оптически прозрачного материала, одн а из поверхностей которой установлена в тепловом

контакте с охлаждающим устройством, а другая поверхность плоскопараллельной пластины установлена в оптическом контакте с катетными гранями призм ввода и вывода излучения,изме5 рительный блок выполнен в виде поро- гово-усилительного устройства,соединенного с источником опорного напряжения и с регистрирующим устройством, осветитель оптически связан с плоскопараллельной пластиной через первьй волоконный световод и гипотенуз- ную грань призмы ввода излучения,плоскопараллельная пластина оптически связана с фотоприемником через гипо5 тену зную грань призмы вывода излучения и второй волоконный световод, плоскопараллельная пластина, призмы ввода и вывода излучения, охлаждающее устройство с датчиком температу0 РЫ и излучатель установлены внутри герметичной камеры, при этом излучатель соединен с генератором электромагнитных колебаний СВЧ, фотоприемник соединен с порогово-усилительньтм устройством, соединенным через последовательно установленные релейный элемент и блок питания с генератором электромагнитных колебаний СВЧ, а датчик температуры соединен с регист.. рирующим устройством.

5

Изобретение относится к измерительной технике и приборостроению и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение надежности измерений и увеличение быстродействия. Гигрометр содержит осветитель, соединенный с помощью волоконного световода с призмой ввода потока света в плоскопараллельную пластину, одной из плоскостей контактирующей с охлаждающим устройством, соединенным с датчиком температуры, призму, соединенную волоконным световодом с фотоприемником, генератор электромагнитных колебаний сверхвысокой частоты, порогово-усилительное устройство. Поток света, создаваемый осветителем, подводится с помощью волоконного световода и призмы к плоскопараллельной пластине, в которой распространяется посредством полных внутренних отражений, после чего регистрируется фотоприемником. При образовании капель влаги на поверхности плоскопараллельной пластины условие полного внутреннего отражения на границе пластина - влага нарушается, вследствие чего изменяется сигнал на фотоприемнике. Разность сигналов, вырабатываемых фотоприемником и источником опорного сигнала, усиливается порогово-усилительным устройством и формированием команды на включение генератора электромагнитных колебаний сверхвысокой частоты, что создает условия для энергетического взаимодействия электромагнитных колебаний с молекулами влаги, в результате чего происходит выделение тепла и испарение образовавшейся влаги. 1 ил.

Редактор К.Крупкина

Составитель В.Калечиц Техред М.Ходан ч

Зака 104

Тираж 510

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, уп. Гагарина, 101

Корректор Т.Малец

Подписное