Устройство для определения концентрации паров исследуемого вещества Советский патент 1993 года по МПК G01N21/31 

(Л

С

Использование: измерительная техника, а именно определение влажности воздуха, а также в химической промышленности. Сущность изобретения: о Концентрации паров судят по изменению формы сорбирующего чувствительного элемента, состоящего по меньшей мере из двух слоев с различными сорбирующими свойствами. Один из слоев пористый, а внешняя поверхность другого выполнена зеркальной и оптически сопряжена с источником и приемником излучения. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения влажности воздуха, а также в химической промышленности.

Целью изобретения является повышение точности и надежности измерений, а также расширение эксплуатационных воз- можностей.

На чертеже показана схема устройства для измерения концентрации паров.

Устройство состоит из многослойного листового чувствительного элемента 1, состоящего, по меньшей мере, из двух слоев: пористого слоя 2 и слоя 3 с зеркальной поверхностью. Чувствительный элемент 1 закреплен на оправке 4 и помещен в среду 5 паров. С чувствительным элементом 1 оптически сопряжены источник б излучения с коллиматором 7 и приемник 8 излучения,

например, датчик фокусного расстояния, связанный с индикатором 9,

Устройство для определения концентрации паров работает следующим образом,

После помещения чувствительного элемента 1 в среду 5 паров, они диффундируют в поры пористого слоя 2 и конденсируются в них вследствие эффекта капиллярной конденсации. Под действием сил поверхностного натяжения, сконденсировавшихся в жидкость паров меняются размеры пор слоя 2, а следовательно, и его линейные размеры, причем, величины изменения линейных размеров пористого слоя 2 зависит от концентрации паров в среде 5. В результате изменения линейных размеров пористого слоя 2 многослойный чувствительный элемент 1 изгибается по форме сферического сегмента подобно пьезоэлектрическому би- морфному зеркалу, причем, радиус его кри00

о со

00

ю VI

визны зависит от концентрации паров. Излучение от источника 6, сколлимированное коллиматором 7, отражается от поверхности слоя 3 чувствительного элемента 1 и направляется на приемник 8. При изменении радиуса кривизны чувствительного элемента 1 .вследствие изменения концентрации паров в среде 5 меняется положение фокуса отраженного от него излучения, что фиксируется приемником 8 излучения и отображается на индикаторе 9.

Чувствительный элемент 1 может быть изготовлен из животной пленки или из какой-либо полимерной пористой пленки, наклеенной на стеклянную, металлическую или полимерную подложку с зеркальным покрытием.

Величину чувствительности элемента 1 можно оценить следующим образом.

Относительное изменение диаметра животной пленки толщиной 20 мкм при изменении влажности воздуха от 0 до 100% составляет 3,5%. Многослойное пьезоэлектрическое зеркало, изготовленное из полимерной пленки PVDF толщиной 32 мкм, наклеенной на стеклянную отражающую пластину толщиной 120 мкм при изменении управляющего напряжения от 0 до 1 кВ меняет свой радиус кривизны от « до 2 м. При этом расчетное относительное изменение диаметра пленки составляет0,054%. Следовательно, радиус кривизны многослойного чувствительного элемента должен меняться при изменении влажности от 0 до 100%, от до 2 /0,054/3,5/ 0,031 м. Реально эта величина может быть несколько выше или

ниже в зависимости от толщины и материала слоев чувствительного элемента 1.

В качестве источника 6 излучения может быть использован гелий - неоновый лазер. В качестве приемника 8 излучения - какой-либо из известных измерителей фокусного расстояния, например, с двумя полудисковыми модуляторами, вращающимися на пути излучения с постоянной скоростью,

за которыми помещается фотоприемник. В качестве индикатора 9 может применяться любой стрелочный или цифровой электроизмерительный прибор, согласованный с приемником излучения.

Таким образом, устройство позволяет повысить точность и надежность процесса определения концентрации паров и расширить его эксплуатационные возможности.

Формулаизобретения

Устройство для определения концентрации паров исследуемого вещества, содержащее оптически сопряженные между собой источник излучения, систему для формирования пучка излучения, чувствительный элемент и приемник излучения с регистрирующим устройством, отличаю- щ е е с я-тем, что, с целью повышения точности и надежности определения концентрации паров, а также расширения эксплуатационных возможностей, чувствительный элемент выполнен в виде листового элемента, состоящего по крайней мере из двух слоев, один из которых пористый, а

другой зеркальный, оптически сопряженный с источником и приемником излучения.