Способ эксплуатации подогревного электролитического датчика влажности Советский патент 1975 года по МПК G01N27/42 

ческой и для определенного значения влажности постоянной. Поэтому темнературу, а следовательно, и нагрев для онределенной конструкции датчика изменить не нредставляется возможным.

Большинство находящихся в экснлуатаиии датчиков влажности на объектах установлены стационарно и работают в устройствах контроля и управления по поддержанию влажности на определенном наперед заданном уровне. Для таких датчиков, в зависимости от мест их установки, точнее, от границ изменения иараметров, при которых они работают, определяется, и длительность периода их эксплуатации в промежутках между формованием нового влагочувствительного слоя. Этим объясняется разная длительность периодов нормальной работы .подогревных электролитических датчиков влажности, которая, как правило, находится в пределах 3- 4 месяцев.

Известен способ повышения длительности эксплуатации подогревного электролитического датчика влажности, при котором в продолжение всего периода работы датчика ему непрерывно сообщают такое количество тепла, которое при отсутствии иапряжения на электродах обеспечивает постоянный нагрев влагочувствительного слоя до уровня равновесной температуры на нижнем пределе измерения влажности, а через электроды пропускают такой ток, при котором выделяемое от него количество тепла обеспечивает дополнительный нагрев влагочувствительного слоя до уровня равновесной температуры, соответствующей измеряемому значению влажности.

При таком способе повышения длительности эксплуатации датчика интенсивность разрушения влагочувствительного слоя уменьшается, так как снижается ток в электролитической цепи. Это обусловливает увеличение длительности эксплуатации датчиков влажности до 1,0-1,5 года и таким образом расширяет возможности их применения. Однако в настоящее время подогревные электролитические датчики влажности при использовании известного способа повышения длительности их эксплуатации не могут быть установлены на объектах, работающих по несколько лет без доступа обслуживающего персонала, так как этот способ повышения длительности их эксплуатации не обеспечивает работоспособность датчиков с одним и тем же влагочувствительным слоем на протяжении нескольких лет.

Закрытые объекты, предназначенные для длительной работы без доступа обслуживающего .персонала, вследствие иовышеиной изоляции от внешней среды, отличаются медленным изменением возмущающих воздействий. Поэтому, как правило, измерение и регулирование влажности в них носит периодический характер. Причем, если продолжительность измерения и регулирования, т. е. того времени, когда из датчика снимают сигнал (время

работы датчика), находится в пределах минуты, то время промежуточного бездействия датчика в иных измерительных устройствах исчисляется несколькими часами, а иногда 5 измерения выиолняются только 1-2 раза в сутки. Тем не менее, в соответствии с известным способом повышения длительности эксплуатации датчика, в течеиие всего времени его эксплуатации, включая и промежуток времени холостой работы, происходит хотя и медленный, но постоянный процесс разрушения влагочувствительного слоя под действием тока, протекающего по электролитической цепи, что снижает длительиость эксплуатации

5 датчика.

Известный способ повышения длительности эксплуатации подогревного электролитического датчика влажности характеризуется иостоянным разрушением влагочувствительного

0 слоя, и, вследствие этого, - практической невозможностью удлинения времени эксплуатации датчика на срок более 1,5 года без повторного нанесения влагочувствительного слоя. В предлагаемом способе эксплуатации подогревного электролитического датчика влажиости предохранение влагочувствительного слоя от разрушения достигается тем, что в течение всего периода эксплуатации датчика, за исключением времени подготовки нзмере0 ПИЯ и его выполнения, отключают питание электролитической цепи, а влагопоглощающий участок нагревают, подводя к нему такое количество тепла, чтобы температура влагопоглощающего слоя была равна равновесной

5 температуре, соответствующей верхнему пределу измеряемой величины влажности.

При таком сиособе эксплуатации подогревного электролитического датчика влажности интенсивность разрушения влагочувствитель0 ного слоя ниже, по сравнению с известным способом, в связи с те.м, что ток в электролитической цепи проходит во время подготовки и выполпения измерений. Следовательно, только в короткое время (подготовка измерения - около 2 мии, а измерение и регулирование - не больше 1 мин) происходит электролитическое разложение влагочувствительного слоя. В течение остального времени эксплуатации в иромежутках между работой

0 датчика электролитическое разложение влагопоглощающего вещества не происходит, так как ток в электролитической цепи отсутствует. В это время влагочувствительный слой предохраняют от стекания, а следовательно, и

5 от разрушения тем, что к нему проводят тепло в таком количестве, чтобы поддержать температуру влагочувствительного слоя на уровне равновесной температуры на верхнем иределе изменения влажности.

0 По сравнению с известным, предлагаемый способ имеет более узкую область применения. Это значит, что если известный способ может быть использован для повышения длительности периода работы датчиков, ра5 ботающи. как в устройствах неирерывного,

так и дискретного контроля и управления, то предлагаемый способ может быть применен лишь к датчикам, работающим в дискретных устройствах. Однако предлагаемый способ выгодно отличается от известного меньшей средней интенсивностью разрушения влагочувствительного слоя, что и обеспечивает большую длительность эксплуатации датчика.

Расчеты показывают, что в соответствии с предлагаемым способом длительность эксплуатации подогревных электролитических датчиков влажности составляет 4-6 лет, т. е. возрастает в 3-6 раз по сравнению с известным способом. При таких обстоятельствах сохранность влагочувствительного слоя практически перестает быть фактором, лимитирующим длительность работы датчика. Это создает возможность установки подогревных электролитических датчиков влажности на объектах, работающих по несколько лет без обслуживающего персонала.

На чертеже представлена схема устройства, с помощью которого может быть реализован предлагаемый способ.

Приняты следующие обозначения: датчик 1 влажности, термочувствительный элемент 2; резистивный нагревательный элемент 3; влагопоглощающий участок 4; электроды 5; влагочувствительный слой 6; проводники 7-9; автоматический электроизмерительный или регулирующий прибор 10; резисторы 11 -13; реле 14; трансформатор .15; узел 16 программного управления измерением.

Подогревной электролитический датчик 1 влажности выполнен следующим образом. На каркас, внутри которого находится термочувствительный элемент 2 (например, термометр сопротивления, термистор или т. п.), намотан резистивный нагревательный элемент 3. Вокруг последнего размещен влагопоглощающий участок 4 (например, одет стеклочулок), на который навиты электроды 5. Влагопоглощающий участок 4 пропитан раствором влагопоглощающего вещества (например, раствором хлористого лития) и на его поверхности образован влагочувствительный слой 6.

Датчик влажности проводниками связан с другими устройствами, обеспечивающими его нормальную эксплуатацию. При этом термочувствительный элемент соединен с автоматическим электроизмерительным или регулирующим прибором (например, мостом, потенциометром и т. п.), резистивный нагрузочный элемент 3 через резисторы 11, 12 и нормально закрытый контакт реле, а электроды - через резистор 13 и нормально открытый контакт реле подключен ко вторичной обмотке трансформатора, нервичная обмотка которого подключена в сеть переменного напряжения. Обмотка реле подключена к выходу узла программного управления измерением, который, в свою очередь, соединен с автоматическим измерительным или регулирующим прибором. Резистор 11 служит для установки максимального тока в резистивном нагревательном элементе 4, ири котором в последнем при обесточенном реле (нормально закрытый контакт замкнут) выделяется количество тепла, обеспечивающее поддержание температуры влагочувствительного слоя на уровне равновесной температуры, соответствующей верхнему пределу измерения влажности. Резистор 12 служит для установки минимального тока в резистивном нагревательном элементе, при котором в последнем при включенном реле (нормально закрытый контакт разомкнут) выделяется количество тепла, обеспечивающее поддержание температуры влагочувствительного слоя на уровне равновесной температуры на нижнем пределе измерения влажности. Резистор 13 предназначен для ограничения тока в трансформаторе на случай короткого замыкания в датчике.

Нормально открытый контакт разомкнут и цепь питания электродов и влагочувствительного слоя обесточена, а нормально закрытый контакт закорачивает резистор 12. В таком положении в резистивном нагревательном элементе выделяется наибольшая тепловая мощность, при которой температура влагочувствительного слоя равна равновесной температуре на верхнем пределе измерения влажности. Последнее, с одной стороны, предохраняет влагочувствительный слой от чрезмерного влагопоглощения, набухания и стекания, а, с другой, обеспечивает минимальное время выхода датчика на режим нормальной работы на этапе подготовки измерения. Такое состояние датчика характерно для всех промежутков времени между его работой.

Через соответствующий интервал времени, определяемый динамическими характеристиками объекта и характером возмущающих воздействий, узел программного управления измерением включает реле, а со сдвигом во времени на 2 мин - автоматический электроизмерительный или регулирующий прибор. Интервал времени между включением реле и включением прибора 10 является временем выхода датчика на режим нормальной работы. Это происходит следующим образом. Нормально открытый контакт замыкает электрическую цепь тока и подает напряжение на электроды и влагочувствительный слой. Одновременно нормально закрытый контакт реле размыкается и в цепь пптания резистивного нагревательного элемента последовательно включает резистор 12, уменьшая тепловыделение в резистивном нагревательном элементе. Температура влагочувствительного слоя начинает понижаться от уровня равновесной температуры на верхнем пределе измерения влажности (нагрев до этого уровня обеспечивается максимальным током через резистнвный нагревательный элемент) до уровня равновесной температуры, соответствующей измеряемой величине влажности. В это время тепло в датчике выделяется от двух источников, в том числе резистивный нагревательный

элемент выделяет тепло в таком количестве, чтобы при отсутствии напряжепия на электродах поддерживать температуру влагочувствительного слоя на уровне равновесной температуры, соответствующей нижнему пределу измерения влажности, и влагопоглощающий участок выделяет тепло, которое обеспечивает повышение температуры влагочувствительного слоя до уровня равновесной температуры, соответствующей измеряемой величине влажности.

После окончания времени подготовки измерения, когда датчик входит в режим работы (обычно это не более 2 мин) с узла программного управления измерением в автоматический электроизмерительный или регулирующий прибор поступает команда на начало измерения и регулирования. После окончания этих операций обмотка реле снова обесточивается, его контакты устанавливаются в исходное положение, а в работе датчика и прибора 10 начинается новая пауза.

Таким образом, все время эксплуатации датчика с одним и тем же влагочувствительным слоем состоит из чередующихся периодов работы и пауз. В таком режиме эксплуатации датчика, когда в промежутках между его работой разрывают электролитическую цепь, а влагочувствительный слой предохраняют от стекания повышением его температуры до уровня равновесной температуры на верхнем пределе измерения, достигается наибольшая работоспособность и продолжительность работы влагочувствительного слоя и, следовательно, времени эксплуатации датчика при незначительном времени выхода его на режим нормальной работы.

Предмет изобретения

Способ эксплуатации подогревного электролитического датчика влажности, заключающийся в том, что периодически подготавливают датчик к измерениям и проводят их, отличающийся тем, что, с целью предохранения влагочувствительного слоя от разрушения, непрерывно, за исключением времени подготовки и измерений, датчик подогревают до температуры, по крайней мере, равной

равновесной температуре, соответствующей верхнему пределу измеряемой величины влажности.

о 220)