Первичный измерительный преобразователь температуры точки росы Советский патент 1976 года по МПК G01W1/11 

1

Изобретение относится к физико-химическим методам анализа, в частности к гигрометрии точки росы в метеорологии, и может использоваться при точных измерениях влажности газа в различных областях техники.

Известен регистрирующий гигрометр точки росы, содержащий камеру, зеркало, средство для поддержания оптимальной температуры зеркала, систему регулировки давления, индикатор конденсата 1.

Однако он не может быть использован в качестве исходного образцового средства измерения влажности из-за недостаточной точности.

Известен гигрометр точки росы, предназначенный для прецизионных измерений, содержащий приемную камеру с расположенными в ней зеркальцем, полупроводниковым холодильником, преобразователем температуры в электрическую величину, находящимся в тепловом контакте с зеркальцем и индикатором Конденсата 2.

Однако необходимая точность измерений оказывается недостижимой. Это связано с тем, что существенный вклад в суммарную погрешность вносит градиент температуры в конденсате и в теле конденсационного зеркальца. Он обусловлен разностью между температурой анализируемого воздуха и температурой точки росы, и с увеличением этой разности (т. е. с уменьшением относительной влажности анализируемого газа) увеличивается погрешность измерения точки росы. Цель изобретения - увеличение точности

измерения путем уменьшения разности температур между анализируемым газом и его точкой росы.

Для этого в предлагаемом преобразователе приемная камера снабжена теплообменником

и средством для его охлаждения. Кроме того, теплообменник выполнен в виде медных брусков с каналами, общая плошадь которых превышает площадь зеркальца, а средство для охлаждения теплообменника выполнено

в виде термоэлектрического модуля, электрически соединенного с полупроводниковым холодильником зеркальца.

На чертеже представлен предлагаемый первичный измерительный преобразователь.

Преобразователь содержит конденсационное охлаждаемое зеркальце 1, в теле которого помещен преобразователь температуры в электрическую величину, например микротермистор; полупроводниковый охлаждаемый модуль 2, к одному из спаев которого припаяно зеркальце 1, а к другому - теплопроводящий радиатор 3; охлаждающий теплообменник 4, выполненный в виде металлического брусочка с цилиндрическими каналами, припаянного к

полупроводниковому модулю 5, горячие спаи

которого припаяны к радиатору 6; теплообменник 7 и модуль 8 (для обеспечения необходимого охлаждения в конкретном макете использованы четыре теплообменника с модулями) ; теплоизолирующую крышку 9 для уменьшения тепловых потерь; отражатель 10 в виде полуэллипсоида вращения, в одном из фокусов которого расположено зеркальце 1, а в другом - фотопреобразователь 11 (например, фотодиод); узел формирования 12 параллельного пучка света; аспиратор 13 для получения потока воздуха (14 - отверстие в отражателе для пропускания параллельного пучка света в зеркальце).

Преобразователь работает следующим образом.

Поток воздуха, подлежащий анализу, направляется в камеру, часть его омывает пластины радиатора модулей предварительного охлаждения и пластины радиатора полупроводникового модуля, охлаждающего конденсационное зеркало. При прохождении электрического тока через полупроводниковые модули происходит охлаждение теплообменника и зеркальца. Появивщийся на зеркальце конденсат поддерживается в дальнейшем за счет регулирования значения электрического тока, при котором температура зеркальца оказывается равной температуре точки росы, вследствие чего конденсат находится в термодинамическом равновесии с водяным паром (т. е. не происходит дальнейщей конденсации или испарения конденсата).

Поскольку температура воздуха после прохождения теплообменников оказывается близкой к точке росы, то источник градиента в теле зеркальца и конденсата устраняется, поэтому измеренная температура действительно равна температуре поверхности конденсата, находящегося в термодинамическом равновесии с водяным паром, т. е. является истинной температурой точки росы.

Обнаружение и поддержание конденсата на заданном уровне может осуществляться высокочувствительной оптической системой.

Предлагаемый первичный измерительный преобразователь температуры точки росы благодаря наличию в приемной камере теплообменника, позволяющего осуществлять предварительное охлаждение воздуха, снижает погрешность измерения точки росы на 0,24°С (для значения относительной влажности анализируемого воздуха 10%).

Формула изобретения

1.Первичный измерительный преобразователь температуры точки росы, состоящий из

приемной камеры с расположенными в ней зеркальцем, полупроводниковым холодильником, преобразователем температуры в электрическую величину, находящимся в тепловом контакте с зеркальцем и индикатором конденсата, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения путем уменьшения разности температур между анализируемым газом и его точкой росы, приемная камера снабжена теплообменником и средством для его охлаждения.

2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что теплообменник выполнен в виде медных брусков с каналами, общая нлощадь которых превыщает площадь зеркальца.

3.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что средство для охлаждения теплообменника выполнено в виде термоэлектрического модуля, электрически соединенного с полупроводниковым холодильником зеркальца.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Prins L. Proceedings of the VIII International Congress of Pefrigeration. London, 1951, c. 295.

2.Влажность. Т. 1. Л., Гидрометеоиздат, 1967, с. 165-167.

3ъ

fQ

J

1

«

J