Устройство для измерения влажностигАзОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N29/00 G01N25/56 

Изобретение относится к области измери|тельной техники и может быть использовано, например в устройствах контроля параметров микроклимата. . Известно устройство для измерения влажности твердых (пористых, сыпучих) материалов, содержащее расположенные в общей камере первичный измерительный преобразователь влажности, включающий влагочувствительный злемент и устройство для перемеишвания находящейся внутри камеры газообразной среды (воздуха), в зоне действия которого расположен влагочувствительный злемент. Образец исследуемого V материала помещается внутри камеры. При исследовании больщих образцов материала, камера устанавливается на поверхности образца 1. Устройство для перемещивания среды предназначено для повышения быстродействия измерительного преобразователя путем уосорения процессов влагообмена между исследуемым материалом и измерительным преобразователем благодаря движению воздуха внутри камеры. Устройство для перемещивания среды может быть выполнено в виде расположенного над влагочувствительиым злементом электрического нагревателя среды, создающего конвективный поток воздуха в камере, или в виде механической мещалки (вентилятора), перемешивающей воздух внутри камеры. Использование . нагрев 1Ггеля или вентилятора эффективно для перемешивания воздуха внутри камеры в случае, если нагреватель (вентилятор), измерительный преобразователь и испытуемый образец расположены в общей камере, что характерно для измерения влажности твердых тел. В случае измерения влажности газообразных фед, например воздуха в помещении, первичный измерительный преобразователь устанавлювается непосредственно в измеряемой среде. Использование нагревателя в качестве устройства для перемещивання газообразной, в данном случае измеряемой, среды, требует обязательной установки измерительного преобразователя внутри камеры для возможности получения коивективиых потоков, при зтом измеряемая среда находится вне камеры.

которая выпопняется пористой. Однако, наличие камеры снижает быстродействие устройства для измерения влажности. Использование вентилятора в качестве устройства для перемешивания измеряемой среды возможно без установки преобразователя и вентилятора в камеру, но создаваемый вентилятором поток неравномерно обтекает измерительный преобразователь (для полного обтекания необходим аэродинамический профиль), следовательно, на разных участках влагочувствительного элемента скорость сорбциокно-десорбционных процессов при влагообмене с окружающей средой будет различной, что снижает точность измерений. Известные преобразователи имеют цилиндрическую форму, и изменение формы ради придания преобразователю аэродинамического профиля экономически нецелесообразно.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для измерения влажности газов, содержащее генератор акустических колебаний и первичный измерительный преобразователь влажности, включающий влагочувствительный элемент, расположенный в зон акустических колебаний. Акустический генератор обеспечивает колебания среды, прилегающей непосредственно к влагочувствительному элементу по всей его длине, ускоряя процесс диффузии влаги в окружающую среду 2.

Однако произвольное расположение генератора акустических колебаний не обеспечивает одинаковую амплитуду колебаний среды в зоне, непосредственно прилегающей к влагочувствительному Элементу, в результате затухания колебаний. Непостоянство амплитуды колебаний среды в зоне, прилегающей к влагочувствительному элементу, не обеспечивает равномерный тепломассообмен измеряемой среды, что отрицательно сказывается на точности измерений.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Для достижения поставленной цели в устройстве для измерения влажности газов, содержащем генератор акустических колебаний и первичный измерительный преобразователь влажности, включающий влагочувствительный элемент, расположенный в зоне акустических колебаний, генератор выполнен в виде двух источников колебаний, расположенных оппозитно, соосно с влагочувствительным элементом.

Кроме того, с целью повышения быстродействия, источники колебаний расположены на расстоянии, кратном длине полуволны.

Выполнение генератора акустических колебаний в виде двух источников колебаний.

расположенных оппозитно, соосно с влагочувствительным элементом, позволяет создать столб равномерно колеблющейся среды, расположенный между двумя источниками, в результате чего по всей длине влагочувствительного элемента сорбционно-десорбционные процессы одинаковы. Равномерность влагообмена по всей длине влагочувствительного злемента обеспечивает высокую точность измерений.

Расположение источников колебаний на расстоянии, кратном длине волны; позволяет при их синфазном включении, получить максимальную амплитуду колебаний, обеспечивающую ускорение процесса влагообмена и, тем

5 самым, быстродействие устройства.

На чертеже изображено устройство для измерения влажности газов, общий вид.

Устройство содержит первичный измерительный преобразователь влажности, вк;почающий

д влагочувствительный элемент 1 термочувствительный элемент 2, электроды 3, корпус 4 и генератор акустических колебаний, включающий источники 5 и 6 колебаний. Корпус 4 преобразователя выполнен в виде металличесJ кой трубки, внутри которой расположен термочувствительный элемент 2 (платиновый термометр сопротивления). Поверх корпуса 4 расположен влагочувствительный элемент I в виде стеклоткани, пропитанной раствором

хлористого лития. На влагочувствительный элемент 1 навиты спирально два платиновых электрода 3. Источники 5 и 6 акустичесю1Х колебаний в виде динамиков расположены соосно с преобразователем, оппозитно. Расстояние между источниками колебаний кратно длине полуволны.

Устройство работает следующим образом.

Ток, проходящий через электроды 3, подключенные к источнику питания, нагревает влагочувствительный элемент 1 до равновесной температуры. Равновестой называется температура влагочувствительного элемента, при которой давление насьш)ения раствора хлористого лития, прсяштывающего влагочувствитель.. ный элемент, равно парциальному давлению водяного пара окружающей среды. Равновесная температура однозначно определяет парциальное давле1ше водяного пара среды, а следовательно, н ее влажность. Значение равновесной температуры определяется измерительным устройством, подключенным к термочувствительному элементу 2, по его сопротивлению.

В случае изменения влажности в окружающей среде, например ее уменьшения, парциальное давление паров влаги уменьшается, равновесие давлений нарушается, и влага испаряется из влагочувствительного элемента до тех пор, пока не установится новое равновесное

579

состояние. При этом сопротивление междуэлектродного пространства величивается, ток возрастает, вызывая повышение темг{ературы влагочувствительного элемента 1 и установление новой равновесной телтературы, которой соответствует новое значение сопротивления термочувствительного элемента 2. Пленка влаги, образовавшаяся над влагочувствительным элементом 1 в результате испарения, разрушается под воздействием акустических колебаНИИ. В зоне, прилегающей к влагочувствительному элементу 1, благодаря интенсивной диффузии устанавливают параметры, соответствующие параметрам окружающей среды. Одинаковая амплитуда колебаний измеряемой феды, прилегающей к влагочувствительному элементу, позволяет по всей длине влагочувствительного элемента осуществлять процесс диффузии с одинаковой интенсивностью. Это обеспечивает одновременное установление параметров окружающей среды во всей зоне, прилегающей к влагочувствительному элементу. Расстояние между источниками акустических колебаний, кратное длине полуволны, позволя использовать максимальную амплитуду колебаНИИ (в результате сложения колебаний из двух источников), что повышает быстродействие устройства для измерения влажности.

Использование данного устройства для измерения влажности газов в устройствах автоматического управления параметрами микро- климата обеспечивает точность измерений влажности и характеризуется быстродействием.

6

Точность и быстродействие особенно важны для управления параметрами микроклимата в теплицах, где микроклимат характеризуется частыми изменениями влажности в результате нагрева, проветриваний, полива и тл. Результатом использования предлагаемого устройства является быстрое и точное регулирование, обеспечивающее высокую производительность теплиц.

Формула изобретения

1.Устройство для измеретия влажности газов, содержащее генератор акустических колебаний и первичный измерительный преобразователь, влажности, включающий влагочувствительный элемент, расположенный в зоне акустических колебаний, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, генератор выполнен в виде двух источников колебаний, расположенных оппозитно, соосно с влагочувствительным элементом.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, источники колебаний расположены на расстоянии, кратном длине полуволны.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Берлинд М. А. Измерения влажности. М., Энергия, ,1973, с. 340-341.

2.Патент США № 3465591, кл. 73-336,5, 1965 (прототип).