Гигрометр подогревного типа Советский патент 1976 года по МПК G01N25/64 

1

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, а именно к гигрометрам подогревного типа, предназначенным для измерения влажности воздуха и газов.

Известны гигрометры подогревного типа, основными элементами которых являются: влагочувствительный слой (пористый материал, пропитанный насыщенным раствором соли, например хлористым литием), расположенный в НОЛОМ каркасе, электроды, находящиеся в непосредственном электрическом контакте с влагочувствительным слоем и подключенные к источнику переменного тока, а также термочувствительный элемент, размещенный внутри полого каркаса.

Измерение влажности в этих гигрометрах основано па измерении температуры, при которой паступает динамическое равновесие между водяными парами раствора соли и измерительной среды.

Недостатком известных гигрометров подогревного типа является то, что плотность тока во влагочувствительпом слое не одинакова, в основном ток распределяется на поверхностном слое, где сопротивление между электродами наименьшее. Неравномерно ток распределен также по длине влагочувствительного слоя ввиду того, что торцовые части гигрометра, не подвергаясь непосредственному нягреву и забирая тепло от крайних частей

влагочувствительного слоя, занижают их температуру. В связи с этим сонротивлепие слоя в крайних частях ниже, чем в средних, что вызывает разложение соли и снижает точность измерения. Так как ток пропорционален сопротивлению, то в крайних частях влагочувствительного слоя протекают большие токи, что ускоряет разложение соли.

Известны также устройства, в которых, с целью уменьшения разложения соли, уменьшен ток через влагочувствительный слой за счет применения нагревателя.

Так в гигрометре проволочные электроды влагочувствптельного слоя одновременно используются в качестве нагревателя. Каждый электрод питается от ипдивидуальной вторичной обмотки трансформатора, первичная обмотка которого включена иоследовательно с

влагочувствительным элементом.

В этом гигрометре около проволочных электродов создаются местпые перегревы влагочувствительного слоя, которые приводят к увеличению погрешности и инерционности показаний.

Схема включеиия не позволяет выделить в нагревателе тепла больше, чем выделяется в самом влагочувствительном элементе, что ограничивает эффективность нагревателя в целом.

Наиболее близким к изобретению по существу решаемой задачи является устройство с дополнительным нагревателем, для повышения эффективности которого использован усилитель.

Однако применение усилителя удорожает устройство и понижает его надежность.

Цель изобретения - повышение надежности и точности гигрометра.

Это достигается тем, что в гигрометре дополнительный нагреватель выполнен в виде размеш;енной на поверхности каркаса под влагочувствительным слоем резистивной пленки, покрытой слоем изоляции и включенной в электрическую цепь между источником питания и одним из электродов.

При этом он снабжен шунтом в виде слоя теплопроводного материала, размеш;енным между резистивной пленкой и влагочувствительным слоем, с которым он контактирует по всей поверхности.

На чертеже показан гигрометр в продольном разрезе и его электрическая схема.

На поверхность полого каркаса 1 (электроизолятора) нанесен резистивный элемент 2 в виде пленки, покрытой электроизоляционным лаком 3. Под влагочувствительным слоем 4, на котором размешены электроды 5, находится шунт 6 из химически стойкого и высокотеплопроводного материала, например серебра. Внутри каркаса установлен термочувствительный элемент 7. Питание подогрева осуш,ествляется от трансформатора 8.

Резистивный элемент включен между источником питания за одним из электродов, при этом ток в нем изменяется в зависимости от измеряемой влажности. Ввиду того, что сопротивление резистивного элемента больше сопротивления влагочувствителыюго слоя 4, то в первом вь деляется наибольшая потребляемая мощность при измерении высоких плажностей, что особенно важно, так как наибольшие токи протекают в указанных условиях. Резистивный элемент выполнен в виде плепки, поэтому влагочувствительный слой прогревается равномерно. Ввиду того, что резистивный элемент нанесен по всей поверхности каркаса, т. е. и за пределами влагочувствительного слоя, то от крайних частей последнего не происходит отбора тепла, что приводит к выравниванию температуры во влагочувствительном слое. В связи с этим выравниваются сопротивление на его участках и ток, благодаря чему уменьшается разложение соли и повышается точность. Выравниванию температуры во влагочувствительном слое способствует также поверхность шунта благодаря высокой теплопроводности последнего.

При наличии шунта плотность тока на внешней поверхности влагочувствительного слоя у.меньшается вдвое, так как шаг витка в зависимости от толщины слоя подобран таким образом, чтобы сопротивление между соседними витками электродов по поверхности и толщине влагочувствительного слоя через шунт были одинаковыми; ток идет в двух направлениях по пути наименьшего сопротивления вдоль поверхности влагочувствительного слоя и поперек по толщине через шунт.

Как показали опыты, наибольшее уменьшение плотности тока достигается в том случае, когда расстояние между соседними витками электродов равно удвоенной толщине влагочувствительного слоя.

Формула изобретения

1.Гигрометр подогревного типа, содержащий термочувствительный элемент, расположенный на полом каркасе, влагочувствительный слой с электродами, дополнительный нагреватель и электрическую цепь питания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности, в нем дополнительный нагреватель выполнен в виде размешенной на поверхности каркаса под влагочувствительным слоем резистивной плепки, покрытой слоем изоляции и включенной в электрическую цепь между источником питания и одним из электродов.

2.Гигрометр по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен шунтом, выполненным в виде слоя теплопроводного материала, размещенным между резистивной пленкой и влагочувствительным слоем, с которым он контактирует по всей поверхности.