Измеритель относительной влажности воздуха Советский патент 1975 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к устройствам для измерения неэлектрических величин электрическими методами и может быть использовано при разработке систем контроля и управления параметрами микроклимата. Как известно, относительная влажность воздуха является функцией абсолютной влажности воздуха и его температуры. При использовании в качестве чувствительного элемента абсолютной влажности воздуха датчика с резистивным выходом (психрометрического, подогревного хлористо-литиевого с термометром сопротивления и др.) относительная влажность выражается зависимостью:f(c5)- Jjp RC-K, Rp - сопротивление датчика абсолютной влажности; с - сопротивление датчика температуры;Kt, /Сг - коэффициенты, зависящие от типа датчика. Графически величина, определяющая относительную влажность воздуха Р(ц), представляет собой тангенс угла наклона луча, аппроксимирующего зависимость сопротивлепия датчика абсолютной влажности Rp от сонротивления датчика температуры Re при данном значении ф, причем все аппроксимирующие лучи исходят из одной точки с координатами (1 и /(2), как показано на фиг. 1. Схема, реализующая зависимость (1), содержит два измерительных мостика. В плечо каждого измерительного мостика включен чувствительный элемент, в одном мостике - датчик температуры, в другом - датчик абсолютной влажности. Оба измерительных мостика подключены к отдельным источникам пита ощего напряжения. В выходную диагональ мостика с датчиком абсолютной влажности включен реохорд, с помощью которого устанавливается нанряжение, равное напряжению выходной диагонали мостика, в который включен датчик температуры. Для уравновещивапия используется либо нуль-орган, либо автоматический компенсатор, выходной величиной при этом является перемещение движка реохорда. Однако реальные характеристики Rp f(Rc) при cpi const не пересекаются в одной точке, как предполагается зависимостью (1), а имеют область пересечения характеристик, как показано на фиг. 2. Аппроксимация характеристик Rp f(Rc) при ф,- : const отрезками, исходящими пз одной точки, лишь приближенно дает реальные характеристики.

3

Недостатком известной измерительной схемы является невысокая точность измерения относительной влажности в широком диапазоне изменения температуры и относительной влажности воздуха.

Цель изобретения - повышение точности и диапазона измерения воздуха.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что дополнительный реохорд, механически связанный с компенсатором, включен в цепь источника питания измерительного мостика, в плечо которого включен датчик абсолютной влажности.

Рассмотрим реальные характеристики зависимости (. ПрИфг СОП51 (фиг.2). Если выбрать опорное сопротивление Ко равным сопротивлению датчика абсолютной влажности RP при максимальном значении измеряемой абсолютной влажности, то отрезки линии, проведенной параллельно оси сопротивления датчика температуры, на расстоянии от нее, равном 0 до пересечения с характеристиками (Rc) при фг const, определяют величину относительной влажности воздуха. Точность аппроксимации в этом случае определяется лишь нелинейностью зависимости Rp f(Rc) при 9t :const. Так как эти характеристики представляют собой семейство расходяш,ихся прямых, и углы наклона последних к оси сопротивления датчика температуры меняются с изменением ф, причем углы наклона увеличиваются с ростом относительной влажности, то можно составить зависимость для относительной влажности воздуха

()-. + ()ctga,(2)

где (ф).

На фиг. 3 представлена схема измерителя относительной влажности воздуха, содержащая источники напряжения 1, 2, опорное сопротивление 3, датчик абсолютной влажности 4, датчик температуры 5, компенсатор 6, дополнительный реохорд 7.

Входная диагональ измерительного мостика с датчиком абсолютной влажности 4 и опорным сопротивлением 3, включенным в соседние плечи мостика, соединена с дополнительным реохордом 7, который подключен к источнику напряжения 1.

Измерительный мостик с датчиком температуры 5 подключен входной диагональю непосредственно к источнику напряжения 2. Выходные диагонали мостов соединены последовательно и подключены к измерителк) напряжения 6.

Напряжение на выходной диагонали мостика, в плечо которого включен датчик температуры, пропорционально сопротивлению Кс, т. е. , так как сопротивления остальных плеч этого моста постоянны и выбраны таким образом, чтобы напряжение U было равно нулю лишь при минимальной измеряемой температуре.

Мостик с датчиком абсолютной влажности и опорным сопротивлением в соседних плечах имеет напряжение на выходной диагонали, пропорциональное разности сопротивлений (Ro-Rp), т. е. Up Kt (Ro-Rp) при равенстве между собой оставшихся двух сопротивлений.

Оба измерительных мостика соединяются таким образом, чтобы на вход измерителя 6 подавалось суммарное напряжение, т. е.

U + Up K,R, + к, ( - (3)

По теории мостовых схем /Сз и /С/, определяются питаюш;ими напряжениями, поэтому коэффициент ./(з есть величина постоянная, а коэффициент /C/i изменяется пропорционально перемешению движка реохорда.

Для получения точного соответствия выражения (3), реализуемого схемой измерителя, выражению (2), являющемуся аппроксимацией (Rc) при гр; const, необходимо добиться соответствия законов изменения величин Кз и Ki при , что обеспечивается схемно весьма просто путем соответствующего

профилирования дополнительного реохорда.

Применение предложенного измерителя относительной влажности позволяет повысить точность измерения в щироко.м диапазоне измерения относител1 ной влажности и температуры воздуха.

Предмет изобретения

Измеритель относительной влажности воздуха, содержащий измерительный мост с датчиком влажности, компенсационный мост с датчиком температуры, источники питания и компенсатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, источник питания измерительного моста связан с компенсатором через дополнительный реохорд, устанавливающий величину выходного напряжения.

«Л

Кс

Фиг 2