Гигрометр Советский патент 1977 года по МПК G01N21/48 

1

Изобретение относится к технике измерения влажностей, а именно к измерителям, служащим для определения преимущественно малой (менее 1%) влажности ряда сред: газовой, маслялой и т. д. Оно может быть применено, в частности, для контроля за влажностными параметрами газовых сред при различных технологических процессах, для определения влажности трансформаторH0.ro масла.

В конструкциях известных гигрометров реализован приицип, основанный на способности некоторых твердых материалов изменять свою окраску и коэффициент отражения от влагосодержания. Так, известны гигрометры, в которых применяются: гипс или керамика, изменяющие свой коэффициент отражения в зависимости от влагосодержания 1. Твердый пористый материал, пропитанный пикриновой кислотой визуальное наблюдение окраски CuSO4 и сульфокатионита в СО2+- форме 3 и 4.

Основными недостатками перечисленных аналогов является их низкая чувствительность, особенно в области малых влажностей, плохое разрещбние вследствие незначительности изменения коэффициента диффузного отражения от влажности, низкая стабильность показаний во времени и от датчи-ка к датчвку за счет изменения степени дисперсности и наличия примесей. Визуальное считывание в гигрометрах 3 и 4 включает ошибки оператора и не дает возможности применения таких гигрометров в системах автоматического контроля.

Ближайщим тех1ническим рещением к предлагаемому изобретению является гигрометр, состоящий из источника света, влагочувствительного элемента и фотоэлемента 5. О

влажности внещней среды судят по показаниям вторичного прибора, связанного с фотоэлементом. В качестве влагочувствительного элемента используется бумага, пропитанная СоСЬ.

Одеако этот гигрометр отличается низкой чувствительностью, связанной с тем, что используется немонохроматический источник света и свет от источника к фотоэлементу проходит через влагочувствительный элемечт

лищь один раз. Кроме того, данный гигрометр не позволяет измерять влажность среды ниже 1%, поскольку оптические свойства СоСЬ в этом диапазоне практически не зависят от влажности. Не исключена также возможность

вымывания СоСЬ, что ведет к нестабильности работы гигрометра и снижению его чувствительности.

Для повыщения чувствительности и стабильности показаний предлагаемый гигрометр

выполнен в виде камеры с внутренними светоотражающими стенками, на поверхность которых нанесен влагочувствительный элемент, источник света и фоточувствительный элемент расположены под углом к отражающим поверхностям камеры, обеспечивающим многократное прохождение света через влагочувствительный элемент.

Камера со оветоотражающи1ми стенками может быть выполнена в виде двух плоских параллельных зеркал, обращенных отражающими поверхностями друг к другу. Кроме того, камерой может служить зеркальная трубка, на внутреннюю поверхность которой на-несс.н влагочувствительный слой, например катионообменная мембрана в форме.

На фиг. 1 приведен предлагаемый гигрометр, общий вид; на фиг. 2 - то же, другой вариант.

Гигрометр, показанный на фиг. 1, состоит из корпуса 1, с отверстиями 2 для контакта с внешней средой, монохроматического источника света 3, которым может служить лампа накаливания 4 со светофильтром 5 (для многих измерений, не требующих слишком высокой точности). Для более чувствительных измерений в гигрометре может быть использован монохроматический луч лазера. Гигрометр состоит также из двух плоских параллельных зеркал 6 и 7, обращенных отражающими поверхностями друг к другу л образуюпшх камеру со светоотражающими стенками, и фоточувствительного элемента 8. В зазор между зеркалами помещен влагочувствительный элемент 9, например катионообменная мембрана в Со2+ - форме, и оставлено пространство для контакта с внешней средой. Стрелками на фиг. 1 указан приблизительный ход лучей от источника света 3 к фоточувствительному элементу 8.

На фиг. 2 - приведен чертеж второго варианта гигрометра. В этом варианте с целью упрощения конструкция корпус и камера со светоотражающими стенками изготовлены в виде одного узла 1, представляющего собой зеркальную трубку. На внутренней поверхности этой трубки нанесен светоотражающий, например тонкий металлический слой. В остальном нумерация элементов полностью соответствует нумерации на фиг. 1. В частном случае измеряемая среда может прокачиваться через отверстия 2.

Гигрометр в обоих вариантах работает следующим образом.

Луч света, многократно отрал аясь от внутренней поверхности камеры со светоотражающими стенками (в варианте на фиг. 1 свет отражается от зеркала 6 и 7, в варианте на фиг. 2 - от внутренней поверхности зеркальной трубки), попадает на фоточувствительный элемент 8 и вызывает фототок, пропорциональный оптической плотности влагочувствительного элемента 9. Оптическая плотность влагочувствительного элемента зависит от влаж1ности внешней среды. Генерируемый фототок регистрируется вторичным прибором.

например усилителем постоянного тока измерительным И37.

Данная конструкция гигрометра позволяет получить высокую чувствительность за счет использования монохроматического источника света, камеры со светоотражающими стеек.ами и влагочувствительного элемента, меняющего оптическую плотность в достаточно узкой области видимого спектра.

Стабильность показаний гигрометра достигается использованием в качестве влагочз |Ствительного элемента катионообменной мембраны в Со 2+- форме. Поскольку катионообменная мембрана в Со + - форме меняет, в основном, оптическую плотность пр-и изменении относительной влажности внешней среды в диапазоне 0-1%, данная конструкция гигрометра позволяет измерять влажность в этом диапазоне с хорошим разрешением. Кроме того, данный гигрометр может иметь большее быстродействие по сравнению с остальными без снижения чувствительности, если слой катионообменной мембраны достаточно тонок.

Формула изобретения 1. Гигрометр, содержащий корпус, источник света, чувствительный к влажности элемент и фоточувствительный элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и стабильности показаний, он выполнен в виде камеры с внутренними светоотражающими стенками, на поверхность которых нанесен влагочувствительный элемент, ИСТОЧНИК света и фоточувствительный элемент расположены под углом к отражающим поверхностям камеры, обеспечивающим многократное прохождение света через влагочувствительный элемент.

2.Гигрометр по п. 1, отличающийся тем, что в качестве влагочувствительного элемента применена катионообменная мембрана, наори-мер, в Со форме.

3.Гигрометр по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йся тем, что камера со светоотражающими стенками выполнена в виде двух плоских параллельных зеркал, обращенных поверхностями друг к другу.

4.I игрометр по пп. Ги 2, отличающийся тем, что камера с отражающими стенками выполнена в виде зеркальной трубки, на всю внутреннюю поверхность которой нанесен влагочувствительный слой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство № , кл. G 01N 21/10, oO.ll.71.

2.Авторское свидетельство Ns 82413, кл. G 01N 21/10.

3.Авторское свидетельство № 42338, кл. G ОШ 21/10, 31.03.35.

4.Патент США № 3607782, кл. 252-408, 21.09.71.

5.Патент Франции № 2034375, кл. G ОШ

21/00, 08.01.71.

У//У////////,

Ё

X ч

///// ///////// //У ////А

////777/7 7777///////,

о