Психрометр Советский патент 1992 года по МПК G01N25/62 

Изобретение относится к газоаналитическому приборостроению, а именно к устройствам для измерения влажности задымленных воздушных сред с высокой температурой, и может быть использовано для измерения влажности дымовоздушной смеси при горячем копчении рыбопродуктов. .

Известен психрометр, содержащий сухой и мокрый термометры, чулок, резервуар с водой и электронную схему обработки сигналов. Указанный психрометр обладает низкой помехозащищенностью, обусловленной пересыханием чулка мокрого термометра вследствие осаждения на него коптильных отложений при анализе дымовоздушной среды.

. Наиболее близким к изобретению является психрометр, содержащий сухой и мокрый термометры, трубчатый чехол,

впрыскивающее устройство с исполнительным механизмом, обеспечивающее периодическое инжектирование фиксированной дозы жидкости в чехол мокрого термометра, и электронную схему обработки сигналов, осуществляющую вычисление производной по времени от сигнала мокрого термометра, регистрацию температуры адиабатического насыщения при уменьшении производной до заданного значения и вычисление влаго- содержания воздушной среды по сигналам сухого и мокрого термометров.

Недостатком известного психрометра является низкая стабильность в задымленной атмосфере. Это обусловлено засмаливанием чехла термометра и снижением вследствие этого точности измерения температуры адиабатического насыщения, а также наличием дифференциатора в измерительной схеме, в результате чего произ

О

ю ю о

00

воднля от сигналя мокрого термометра меняется не только при инжектировании жидкости в его чехол, но также и при изменении температуры и влажности анализируемой среды. Последнее имеет место при управле- нии технологическими процессами горячего копчения и приводит к тому, что регистрация температуры смоченного термометра осуществляется не только в момент адиабатического насыщения чехла мокрого термо- метра, но также и в моменты изменения параметров анализируемой смеси, приводящие к уменьшению производной сигнала мокрого термометра до порогового значения.

Целью изобретения является повышение стабильности работы психрометра в задымленной атмосфере.

Поставленная цель достигается тем, что в психрометр, содержащий сухой и мокрый термометр с пористым чехлом впрыскивающее устройство с исполнительным механизмом и электронную схему обработки сигналов,введены источник опорного напряжения, датчик капилляр- ной влаги, выполненный в виде спирали из изолированной проволоки, и компаратор.

При этом чехол мокрого термометра выполнен двухслойным, в его внешнем слое расположен чувствительный элемент датчи- ка капиллярной влаги, а к внутреннему слою подсоединен патрубок впрыскивающего устройства. Выходдатчика капиллярной влаги подключен к первому входу компаратора. К второму входу компаратора подключен ис- точник опорного напряжения. Выход компаратора подключен к исполнительному механизму впрыскивающего устройства.

Дополнительно введенные в психрометр элементы образуют контур стабилиза- ции влажностного состояния поверхности двухслойного чехла мокрого термометра, где первичным измерительным преобразователем является конденсатор, образованный обкладками - спиралью из изолированной проволоки, расположенной на поверхности чехла, и корпусом мокрого термометра - и поляризуемым наполнителем, в качестве которого выступает внешний слой чехла, смоченный жидкостью.

В силу зависимости диэлектрической проницаемости влажного тела от активности воды, находящейся в этом теле, емкость указанного конденсатора будет полностью определяться активностью воды или, что то- же самое, влажностным состоянием чехла мокрого термометра. В качестве регулирующего органа в контуре стабилизации выступает впрыскивающее устройство, патрубок которого подсоединен к внутреннему слою

двухслойного чехла, задающим элементом при этом является источник опорного напряжения. Таким образом, принятые технические решения обеспечивают работу психрометра с постоянным влагонасыщен- ным состоянием чехла мокрого термометра независимо от условий измерений, вследствие чего температура последнего на протяжении всего процесса измерений остается равной температуре адиабатического насыщения.

На фиг. 1 представлена структурная схема психрометра. Психрометр содержит сухой 1 и мокрый 2 термометры, чехол мокрого термометра 3, спираль из изолированной проволоки 4, измерительный преобразователь емкость-напряжение 5, источник регулируемого опорного напряжения 6, компаратор 7, исполнительный механизм 8, впрыскивающее устройство 9, вторичные измерительные преобразователи температуры сухого 10 и мокрого 11 термометров, аналоговый мультиплексор 12, аналого- цифровой преобразователь 13, вычислительное устройство 14, устройство индикации 15.

На фиг. 2 представлена конструкция мокрого термометра, который состоит из корпуса 16 пористого двухслойного чехла 3, состоящего из внутреннего слоя 17 и внешнего 18,спирали из изолированного провода 4, термометра сопротивления 19, патрубка для подвода жидкости 20 и шины электрического выхода 21.

Психрометр работает следующим образом.

Перед началом эксплуатации психрометра устанавливают напряжение на выходе регулируемого источника опорного напряжения б, равным напряжению на выходе емкостного преобразователя 5 при влагонасыщенном состоянии чехла 3. При этом компаратор 7 включен и вспрыскивающее устройство 9 закрыто. Уменьшение влажности чехла 3 в результате испарения с него влаги в процессе эксплуатации приводит к уменьшению напряжения на выходе емкостного преобразователя 5, переключению компаратора 7 и впрыскиванию жидкости в чехол 3 из впрыскивающего устройства 9. При засмаливании поверхности чехла сигнал датчика капиллярной влаги также становится меньше опорного сигнала и компаратор подает сигнал на открытие исполнительного механизма. При этом вода под гидростатическим давлением поступает во внутренний аккумулирующий слой двухслойного чехла и оттуда выдавливается во внешний слой чехла, удаляя при этом с его поверхности коптильные отложения. При

полном удалении отложений и достижении поверхностью чехла влагонасыщенного состояния, компаратор переключается в исходное состояние, прекращая подачу воды во внутренний слой чехла.

Таким образом, контур стабилизации влажностного состояния чехла работает в скользящем режиме, обеспечивая постоянным влагонасыщенное состояние чехла независимо от условий измерений.

Выходные сигналы вторичных измерительных преобразователей температуры 10, 11 поочередно по сигналу интерфейсного узла (ИФУ) вычислительного преобразователя через мультиплексор 12 поступают на вход аналого-цифрового преобразователя 13, где преобразуются в цифровой код и подаются на вход вычислительного преобразователя ТЧ.

Вычислительный преобразователь по программе, размещенной в ПЗУ,осуществ- ляет вычисления парциального давления водяных паров в анализируемой среде

Рь 2 ai Tmi - А(ТС - Tm),

I 0

где Тс, Тм - соответственно температура сухого и мокрого термометров; Q

ai - коэффициенты аппроксимирующего полинома зависимости давления насыщенных водяных паров от температуры;

А - психрометрическая константа.

и влагосодержания воздушной среды. Рь

d - 0,622

В -Рь

10

1520

25

Q

где В - барометрическое давление.

При температуре среды ниже 100°С осуществляется также вычисление относительной влажности. Вычисленные величины отражаются на устройстве индикации 15. Формула изобретения Психрометр, содержащий сухой и мокрый термометры, пористый чехол, впрыскивающее устройство с исполнительным механизмом и электронную схему обработки сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения помехозащищенности в условиях коптильного производства, в него дополнительно введены источник опорного напряжения, датчик капиллярной влаги и компаратор, а чехол мокрого термометра выполнен двухслойным, причем во внешнем его слое расположен чувствительный элемент датчика капиллярной влаги, выполненный из эмалированной спирали, а внутренний слой соединен с патрубком впрыскивающего устройства, при этом выход датчика подключен к первому входу компаратора, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, а выход компаратора подключен к исполнительному механизму впрыскивающего устройства.

Использование газоаналитическое приборостроение. Сущность изобретения: в психрометр введены истоиник опорного напряжения, датчик капиллярной влаги, выполненный в виде спирали из изолированной проволоки, и компаратор. Пористый чехол мокрого термометра выполнен двухслойным, в его внешнем слое расположен чувствительный элемент датчика капиллярной влаги, а к внутреннему слою подсоединен пзтрубок впрыскивающего устройства. При этом выход датчика капиллярной влаги подключен к первому входу компаратора. К второму входу компаратора подключен источник опорного напряжения, а выход компаратора подключен к исполнительному механизму впрыскивающего устройства. 2 ил

Л

J5

J4 J5

0 ЪФив.1

Фиг. 2.