Способ измерения точки росы Советский патент 1992 года по МПК G01N25/66 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению точки росы газов.

Известны способы определения точки росы, основанные на определении температуры охлаждаемого элемента устройства в момент конденсации влаги на нем.

Известны способы определения точки росы, например конденсационный, сорбци- онный и другие.

Недостатком указанных способов является сложность регистрации точки росы и вследствие этого трудность, а порой и невозможность использования указанных способов в системах автоматики и телеметрии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ измерения влажности газа. В указанном способе прокачивание исследуемого газа через гигрометр производят после охлаждения зеркала до температуры, меньшей известной точки росы газа до его увлажнения, а зеркало охлаждают так, чтобы обеспечить фиксацию конденсата из меньшего, чем предполагаемое, количества газа с влажностью, равной влажности газа до увлажнения, и по измеренным в момент фиксации значениям параметров, например, температуре зеркала и количеству прошедшего через гигрометр газа, судят о влажности исследуемого газа.

Известный способ используют во всех случаях, когда количество измеряемого газа больше или равно тому, которое проходит через гигрометр с начала измерения до момента накопления фиксируемой массы конденсата при достижении охлаждаемым зеркалом точки росы контролируемого газа.

Однако зеркало при эксплуатации загрязняется пылью, при этом значительно снижается надежность измерения.

4 Ј Os

-ь

00

При использовании гигрометра в системе телеметрии или автоматического регулирования необходимо устанавливать момент достижения точки росы стандартными приемами, достаточно сложными и неэффективными.

Вследствие тепловой инерционности зеркала время одного измерения оказывается достаточно большим, что ограничивает использование способа в конденсационных гигрометрах и не дает возможности производить непрерывный контроль точки росы,

Целью изобретения является повышение точности и упрощение процесса измерения точки росы.

Поставленная цель достигается тем, что исследуемый газ подают на охлаждаемый участок прозрачного тела, в качестве которого используют изогнутое оптическое волокно с радиусом изгиба, выбранным по условию

,

где - критический радиус изгиба для оптического волокна, находящегося вереде пара;л

- критический радиус изгиба для оптического волокна, находящегося в жидкости.

При этом через оптическое волокно пропускают световой поток и регистрируют его изменение при охлаждении волокна от температуры заведомо более высокой, чем точка росы. О достижении точки росы судят по скачкообразному изменению интенсивности светового потока.

На чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа.

Контролируемый газ 9 направляют на оптическое волокно 1, имеющее крутой изгиб 2, Световой поток пропускают через оптическое волокно 1 от излучателя 3, охлаждают волокно 1 с помощью охладителя 4, контролируют изменение светового потока с помощью фотодетектора 5 и прибора 6.

При этом в случае, если крутой изгиб 2 находится при температуре выше точки росы, световой поток беспрепятственно проходит от излучателя 3 к фотодетектору 5 через крутой изгиб 2, который является чувствительным элементом. При выпадании на поверхности крутого изгиба 2 оптического волокна 1 воды при достижении точки росы происходит резкое (скачкообразное) уменьшение светового потока от излучателя 3 к фотодетектору 5. По скачкообразному изменению светового потока судят о наступлении точки росы.

Температуру охладителя 4 определяют с помощью термопары 7 и гальванометра 8. В данном способе используется эффект потери интенсивности света, проходящего через оптическое волокно, имеющее крутой изгиб, при конденсации на нем воды.

При изгибе оптического световода частично происходит невозвратная утечка света через боковую поверхность волокна в месте изгиба. Полная утечка света происходит при уменьшении радиуса изгиба до значения, называемого критическим радиусом

RKp. Величина RKP зависит от соотношения показателей преломления материала оптического волокна и окружающей среды, с которой оптическое волокно находится в контакте.

В данном случае радиус изгиба R выбирают таким, чтобы удовлетворялось соотношение

R кр кр, где - критический радиус изгиба для

оптического волокна, находящегося в среде пара;

R кр - критический радиус изгиба для оптического волокна, находящегося в среде жидкости.

Гигрометры, разработанные с использованием предлагаемого способа, могут быть эффективно использованы в автоматических системах.

В Прототипе при построении гигрометра используют физический процесс изменения расстояния света от поверхности при изменении вида поверхности от зеркальной к незеркальной, в предлагаемом способе для построения гигрометров используют нарушение полного внутреннего отражения в оптическом волокне, когда оно покрыто слоем воды.

Формула изобретения

Способ измерения точки росы, заключающийся в том, что подают исследуемый газ на охлаждаемый участок оптически прозрачного тела, через которое пропускают световой поток, регистрируют изменение

интенсивности светового потока, по которому судят о наступлении точки росы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения измерений, в качестве охлаждаемого участка оптически прозрачного тела используют изогнутое оптическое волокно с радиусом R изгиба, выбранным по условию

R кр кр, где Рпкр - критический радиус изгиба для

оптического волокна в среде пара;

R кр - критический радиус изгиба для оптического волокна в жидкости, а о наступлении точки росы судят по скачкообразному изменению интенсивности светового потока.

Использование: влагометрия газов. Сущность изобретения: при прохождении исследуемого газа через охлаждаемый участок регистрируют изменения светового потока в этом участке. Световой поток пропускают через оптическое волокно, имеющее охлаждаемый участок, выполненный по радиусу, соответствующему условию RnKp;R , где RnKp - критический радиус изгиба для оптического волокна, находящегося в среде пара; R Кр - критический радиус изгиба для оптического волокна, находящегося в среде жидкости, а о наступлении точки росы судят по скачкообразному падению светового потока. 1 ил./

I