Устройство для измерения точки росы Советский патент 1993 года по МПК G01N25/66 

Изобретение относится к области измерительной техники в частности к измерению влажности газов методом точки росы и может быть использовано в конденсационных гидрометрах и индикатор коррозионного конденсата.

Цель изобретения - повышение точности измерений путем использования эффекта рассеивания светового потока мелкодисперсными каплями конденсата помещенного в зазор между торцами двух оптически соединенных через зазор волоконных световодов.

Поставленная цель достигается тем, чтЪ в устройстве для измерения точки росы, содержащее два световода со светопроводя- щей сердцевиной, в зазоре между торцами которых установлено конденсационное зеркало, конденсационная поверхность которого покрыта несмачивающейся пленкой, охлаждающее устройство и регистратор точки росы, согласно изобретению, нижние

части торцов световодов расположены в плоскости конденсационной поверхности, ширина конденсационного зеркала меньше зазора S между торцами световодов, причем зазор S выбран из условия

S(4-5)d,

(1)

где d - диаметр сердцевины световодов.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено поперечное сечение устройства.

Устройство для измерения точки росы содержит конденсационное зеркало 1, поверхность которого1 покрыта несмачивающейся пленкой 2, охлаждающее устройство в виде трубопровода 3 с хладагентом 4, волоконно-оптические световоды 5,6, кронштейны 7,8, зажимы 9,10 для установки vi юстировки световодов, источник света 11, фотоприемник 12, регистратор точки росы 13, теплоизоляцию 14 ддя защиты охлажда09 О

О

ющего устройства, теплоизоляционные прокладки 15 для предотвращения охлаждения установленных на охлаждающем устройстве световодов.

Выход источника света 11 оптически связан со световодом 5, второй конец котс- рог о установлен на кронштейне 7 с помощью зажима 9, конец второго световода 6 установлен соосно со световодом 5 на кронштейне 8 с помощью зажима 10, при- чем нижние части торцов сердцевины све-- товодов установлены в плоскости конденсационной поверхности, т.е. на одном с ней уровне, второй конец световода 6 оптически соединен с .фотоприемником 12, в-ыхрд которого соединен со входом регистратора 13.

Зажимы 9 и 10 установлены на кронштейнах 7 и 8 через термоизоляционные прокладки 15 из фторопласта 4, что обеспечивает надежную защиту от охлаждения сердцевины световодов-.и появления конденсата на их торцах, что особенно нежелательно при работе с агрессивным кон

денсатом.

В качестве источника света 11 использовался светодиод типа АЛ-107Б, световоды 5, 6 выполнены из однрмодового кварцевого волокна с диаметром сердцевины 10 мкм. Зазор S между торцами световодов 5 и 6 в соответствии с выражением (1) взят 50 мкм. Потери светового потока при таком зазоре не превышают 1,5 об, при допустимых потерях на соединение в оптическом канале связи 3 дб, которые не требуют увеличение мощности источника света для их компенсации. На входе фотоприемника 12 использовался, фотодиод типа ФД-256. Сигнал на выходе фотоприемника 12 появляется только при снижении интенсивности светового потока со световода 6 на его входе до 50 и более процентов.

Пластика конденсационного зеркала 1 имеет квадратную форму и изготовлена из электротехнической меди. Толщина пласти- ны.20 мкм, а размер стороны взят 0,8S, т.е. 40 мкм. Пластина установлена на охлаждающем устройстве любым известным способом, обеспечивающим надежную теплопередачу, например с помощью ал- мазной пасты, и покрывается тонкой 1-2 мкм лиофобной несмачиваемой пленкой, например АК-113.

Устройство для измерения точки росы работает следующим образом.

При помещении устройства в среду анализируемого газа или смеси газов, обтекающую конденсационную поверхность 1, в случае отсутствия в ней влажности на конденсационной поверхности 1 конденсата не

5 Ю 15

0

5

0 5 0

5 50

55

выделяется и поток света от источника 11 по световоду 5 беспрепятственно проходит через зазор над конденсационной поверхностью 1 в световод 6 и попадает на вход фртоприемника 12, но с выхода его на регистратор 13 ничего не поступает, что говорит об отсутствии конденсата, и он не регистрирует температуру точки росы.

При наличии влажности в анализируемой газовой среде на несмачиваемой охлаждаемой конденсационной поверхности 1 при определенной температуре образуется слой конденсата из мелкодисперсных капель шарообразной формы, имеющих диаметры соизмеримые с диаметром сердцевины применяемого световода, например в начальном периоде 4-5 мкм. За счет рассеивания светового потока поверхностями - мелкодисперсных капель конденсата, его интенсивность резко падает вплоть до полного рассеивания и не попадания в световод 6. При потере светового потока в результате его рас- сеиванияч в зазоре на 50 и более процентов, фотоприемник 12 выдает сигнал на регистратор точки росы 13° появлении конденсата, который и регистрирует температуру точки росы. Измеренная темпратура точки росы может использоваться для определения пирометрических параметров анализируемой газовой среды или для автоматизации технологического процесса, при котором образует- . ся эта газовая смесь.

Диапазон температур анализируемой на влажность газовой смеси был от -50°Сдо +400°С. В качестве хладагент использовалась охлажденная вода.

Погрешность измерения точки росы при этом не превышала ±0,1°С и определялась в основном погрешностью используемых змерителей температуры в регистраторе чки росы. 13. Погрешность прототипа, на- оимер, составляет ±0,5°С, т.е. это подтверждает достижение цели изобретения.

Формула изобретения

Устройство для измерения точки росы, г держащее, два световода со свотопрово- J дящей сердцевиной, в зазоре между торца- мм которых установлено конденсационное зеркало, конденсационная поверхность которого покрыта несмачивающей пленкой, охлаждающее устройство и регистратор точки росы, о т л и ч а ю ще е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, нижние части торцов световодов расположены в плоскости конденсационной поверхности, ширина конденсационного зеркала меньше зазора S между торцами световодов, причем,зазор S выбран из условия S(4- 5)d, где d диаметр сердцевины световодов.

Использование: область измерительной техники. Сущность изобретения: устройство для измерения точки росы содержит конденсационную охлаждаемую поверхность, источник света, оптический канал связи, фотоприемник и регистратор точки росы. Конденсационная охлаждаемая поверхность расположена в зазоре двух оптически соединенных волоконных световодов на уровне нижней части торцов сердцевины световодов. 1 ил.