Устройство для измерения влажности газов Советский патент 1977 года по МПК G01W1/11 

Изобретение относится к измерениям влажности воздуха и газа и может найти применение в различных отраслях промьшленности и сельском хозяйстве при необходимости оперативных измерений пфеносными средствами с автономным питанием. Известно устрЬйствб на переменном токе для измерения относительной влаж ности воздухаи газов с помощью сорбционных электрических .гигрометрических датчиков влажности, в частности, с гигристорами 1. Недостатком данного устройства явля ется сложность градуировки шкалы прибора и малая точность .измерения. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройств для измерения влажности, содержащее гигристор, термистор, дйодгный ко,пьце вой фазочувствительный выпрям ит.ель, (КФВ), транзисторный усилитель. Посто янного тока, нагруженный на :изМеритеЛ ный прибор 2. Однако постоянный ток транзисторно го каскада данного устройства смёщаё диоды КФВ в различных направлениях, что вызывает погрешность в широком диапазоне измерений и усложняет наст ройку схемы. Кроме того, использование однокаскадкого транзисторного усилителя постоянного тока приводит к значительной нестабильности из-за температурного 1дрвйфа. .Температурная компенсация в устройстве отсутствует, что не позволяет использовать датчики Етажности, у которых выходная характеристика зависит от температуры. Целью изобретения является термокомпенсация и повышение точности измерений в широком диапазоне. Это достигается тем, что в устройство введены сииметричный автоматический переключател-ь полярности источника питания и равноплечий мост постоянного гока, параллельно двум смежным тшечам которого включены интеграторы, (усилитель постоянного тока выполнен по балансной схеме. Причем одйа из диагоналей диодного кольцевого фазочувствительного выпрямится подк,гаочена к выходу, симметричного автоматического переключателя через два сопротивление в виде двухпо.тосников с гигристором и термистором, а другая диагональ совмещена с диагональю Равноплечегй моста постоянного тока. На чертеже представлено устройство для измерения влажности газовОно состоит из двухполюсников с термистором 1, гигристором 2 и с постоянными сопротивлениями-последовательным 3,4 и параллельными 5,6. Одни выводы двухполюсников подключены к диагонали

кольцевого фазочувствительного выпрямителя, собранного из диодов 7-10 другие объединены и связаны с выходом электронного симметричного переключателя полярности 11 источника питания 12. Переключатель управляется автогенератором, . не локазаннь1М на схеме.

Вторая диагональ фазочувствительного выпрямителя совмещена с диагональю равноплечего моста постоянного тока, составленного из резисторов 13-17, и со входом балансного транзисторного усилителя 18 постоянного тока с эмиттерной нагрузкой в виде микроамперметра 19 магнитоэлектрической системы и переменного сопротивления 20 контроль. Параллельно резисторам 13 и 17 включены интегрирующие устройства 21 и 22, имеющие равные и большие постоянные времени.

; Устройство работает следующим образом, в период, когда переключатель 11 подает на схему положительное напряжение, двухполюсник с термистором 1 и последовательным диодом 7 включается параллельно резистору 14 и части резистора 15 плеча левой ветви моста постоянного тока и одновременно двухполюсник с гигристором 2 и последовательным диодом 9 включается параллельно резистору 16 и части резистора 15 плеча правой ветви моста.

Напряжение измерительной диагонали моста постоянного тока будет опреде-, литься информативным фактором; - неравенством эквивалентных сопротивлений двухполюсников и шумовым, определяемым неидентичностью вольтамперных характеристик диодов 7 и 9. Если параллельные сопротивления 5 и 6 двухполюсников выбраны или рассчитаны, так, чтобы обеспечить режим диодов в линейной части их вольтамперных характеристик, то, во-первых, будет обеспечена наибольшая эффективность выпрямления при малых токах и, во-вторых, регулицовки нуля с помощью переменного сопро;гивления 15 и калибровки с помощью резистора 20 будет достаточно дли исключения влияния разбросов воль7 амперных характеристик диодов в шйрЬ ком диапазоне измерения влажности. Усилитель постоянного тока 18 балан,сный, а ветви моста из резисторов 14, 13 и 16-17 одновременно устанавливают режимы его первых каскадов. При отрицательном напряжении на выходе переключателя -11 двухполюсники с термистором 1, гигристором 2 и диодами 8 и 10 включаются параллельно резисторам нижних плеч моста, соответственно, 13 Ц 17.

Поскольку сопротивления верхних плеч моста равны нижним по условию (иначе ток в один полупериод через поляризующийся датчик не был бы равен току во второй полупериод), то при отключении двухполюсников от переключателя, ц напряжения, подаваемые от левой и правой ветвей моста на ;вход усилителя были бы, естественно , равны между собой и порознь-половине напряжения ис0точника питания 12.

При подключении переключателя 11 в положительный полупериод это напряжение попарно более положительно за счет параллельного включения верхних

5 плеч моста с двухполюсниками, в отрицательный полупериод-попарно более отрицательны. В результате каждое из этих напряжений в течение периода имеет два уровня, даже если полезный сигнал отсутствует, т.е. эквивалентные сопротивления двухполюсников равны.,

Включение интеграторов 21 и 22 сглаживает скачки уровней напряжения и повьошает напряжение на плечах моста до половины напряжения источника 12. Динамические характеристики прибора практически не ухудшаются, так как продолжают определяться инерционностьюизмерительного прибора. Независимо от присутствия интеграторов в течение периода используются вс.е диоды в идентичных режимах, причем каждый диод с двухполюсником подключается к своеплечу. Этим и использованием

му

узкого участка линейной части ВАХ диода определяется возможность практически полного исключения влияния разброса ВАХ диода как систематической погрешности с помощью резисторов 15 и 20. Использование двухполюсника с стором позволяет осуществлять термокомпенсацию характеристики датчика влагкности в широких диапазонах температур и влажностей и повысить точность измедзёйия устройства.

Формула изобретения.

Устройство для измерения влажности газов, содержащее сорбционный влектрический датчик влажности, гигристор, термистор, диодный кольцевой фазочувствительный выпрямитель, транзисторны усилитель постоянного тока, -нагруженный на измерительный прибор, о т л кчйющееся тем, что, с целью термокомпенсации ,и: повышения точности измерений Е широком диапазоне,в i него введены симметричный автоматический переключатель полярности источника питания и равноплечий мост постоянного тока, параллел ьно двум смежным плечам которого включены интеграторы, усилитель постоянного тока выполнен по балансной схеме, причем одна из диаго|налёй диодного кольцевого фазочувствительного выпрямителя подключена к ЕЫходу симметричного автоматического переключателя через два сопротивления в виде двухполюсников с гигристором и термистором, а другая диагональ совмещена с диагональю равноплечего моста постоянного тока и входом балансного транзисторного усилителя постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1,Берлинер М.А. Измерение влажности, М., 1973, с. 94-95.

2.Джонсон А.С. Некоторь-е свойства гигрометра с анодно-окисленной алюминиевой пленкой. Влажность, Материалы международного Ьимпсэзиума по влагометрии, т. 1., Л.. 1967, с. 304.