Гигрометр точки росы Советский патент 1976 года по МПК G01N25/66 G01W1/11 

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к гигрометрам точки росы.

Известные устройства аналогичного назначения, содержащие охлаждаемое зеркало, источник света, электронно-оптическую сиотему обнаружения конденсата и измерительную схему, не обеспечивают достаточной точности измерения.

Описываемый гигрометр отличается от известного тем, что в нем электронно-оптическая система выполнена в виде полуэллипсоида вращения со светоотражающей внутренней поверхностью, в одном из фокусов которого размещен фотоприемник, а в другом - охлаждаемое зеркало, нормально к поверхности которого через отверстия в полуэллип- соиде расположен источник света. Это повышает точность прибора и упрощает юстировку.

На фиг. 1 показана оптическая схема гигрометра; на фиг, 2 - его принципиальная электрическая схема.

жающей внутренней поверхностью, в одном фокусе которого расположено зеркало 2, припаянное к полупроводниковому термохо- лодильнику 3, а в другом - расположен фотодиод 4. Через отверстие в оболочке полуэллипсоида, против зеркала, направля&тся нормально к нему параллельный пучок света, сформированный линзой 5 и лампочкой 6.

Действие такой оптической схемы основано на свойстве эллипсоида фокусировать световые лучи всех направлений, исходящих из одного фокуса, в другом фокусе.

Таким образом, при отсутствии конденсата на зеркале фоточувствительный элемент затемнен, а при появлении конденсата весь рассеянный им свет сфокусируется на фотодиод 4. Анализируемый газ протягивается над зеркалом 2 через отверстие 7 в полуэллипсоиде 1.

При использовании этой оптической системы отпадает необходимость в выявлении индикатрисы рассеяния с целью оптимального расположения оптических элементов, т. е. определения утла расположения источника света и фотоприемника (фотодиода)относительно нормали к зеркалу. Одновременно с этим существенно облегчается юстировка оптической системы, кото рая при обычных фотосхемах обнаружения ко денсата представляет определенную трудност Принципиальная электрическая схема гиг рометра состоит из приемной части 8 и пульта 9 управления и измерения; обе части соединены кабелем с разъемами на концах. Приемная часть прибора содержит полупроводниковый термохолодильник 3 с металлическим зеркалом 2, в которое помещен микротермистор 10, лампочка 6 накаливани с линзой 5, формирующей параллельный лучок света, и фоточувствительный элементфотодиод 4. Все перечисленные элементы размещены внутри полуэллипсоида вращения, через который протягивается воздух с помощью вентилятора 11, например от аспирационного психрометра. В пульте 9 измерения и управления ис- точником питания измерительной схемы служит приборная батарея Б. Источником питания термохолодильника служит мостовая схема, собранная на тиристорах ТО , ТО и диодах Д , Д, J что обеспечивает плавну регулировку тока холодильника от нуля до 1О-12а. Регулировка тока в этой схеме осуществляется за счет фазосмещающей цепочки, выход которой подключен на управляющие электроды тиристоров. Фотомост М, и лампочка 6 накаливания запитываются выпрямленным (мост на диодах Д,- Д,) и стабилизированным (цепоч- Д) напряжением. снимаемым с об17МОТКИ трансформатора. Фотомост М состоит из фотодиода 4, переменного сопротивления I, для уравновешивания моста и двух постоянных сопротивлений R, и F .уЯВляющихся плечами моста. Схема М измерения температуры сос тоит из термистора 10, сопротивлений Ry R , R диапазонных сопротивлений Rg,R, и контрольного Rj сопротивления, рассчитан так, что шкала градуированная в градуоказывается линейной, несмотря на нелинейную зависимость сопротивления термис тора от температуры,В эту схему также вхо дит переключатель П диапазонов и регулят напряжения R.Mocты с помощью переключателя П . подключаются к микроамперметру 12 Тумблерами П, и nj производится включение сети и батареи В. моста и фотомоста на один микроамперметр. Действие гигрометра можно описать следующим образом. Вкаючением тумблеров П, и П, на все узлы схемы подается напря жение. Переключатель П. переводится из положения а, в котором микроамперметр 12 защунтирован, в положение (5, и к нему подключается только фотомост М..В этом положении переключателя производится балансировка (установка на нуль) стрелки микроамперметра. Далее переключатель П ставится в положение В, в котором к микроамперметру подключается только мост измерения температуры М. В этом положении переключателя П,, переключатель П устанавливается в положение контроль R и с помощью регулятора напряжения R производится калибровка измерительного моста М. После этого переключатель П 2 переводится в положение 2, в котором оба моста (М и М ) оказываются подключенными к микроамперметру одновременно, при этом калибровка не должна из- мениться (т.е. фотомост не влияет на измерение температуры). Далее нажимается кнопка Кн, к источнику питания подключается термохолодильник 3 и с помощью потенциометра через него устанавливается ток в зависимости от предполагаемого значения температуры точки росы исследуемого газа. При этом стрелка прибора начинает перемещаться по щкале; по мере необходимости производится переключение диапазонов переключа- телем П, так, чтобы стрелка находилась в пределах шкалы, как весь измеряемый диапазон температуры разбит на поддиапазоны. При появлении конденсата фотомост М разбалансируется и через микроамперметр 12 начинает протекать ток навстречу измерительному току, вследствие чего замедляется движение стрелки и направление движения изменяется на противоположное. В момент перемены направления движения делается отсчет, который соответствует температуре точки росы. В момент отсчета кнопка Кн отжимается. В данном случае фазовое состояние конденсата определяется по характеру движения стрелки в обратном направлении и может быть дополнительно проверено по скорости испарения конденсата, что также выражается в характере движения стрелки. Формула изобретения

оптическую систему обнаружения конденсата и измерительную схему, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности прибора и упрощения юстировки, в нем электронно-оптическая система выполнена в виде полуэллипсоида вращения со светоотражающей внутренней поверхностью, в одном из фокусов которого размещен фотоприемник, а в другом - охлаждаемое зеркало нормально к поверхности которого через отверстие в полуэллипсоиде расположен источник света.

Фиг.