Гигрометр точки росы Советский патент 1981 года по МПК G01N25/66 G01N21/01 

(54) ГИГРОМЕТР ТОЧКИ РОСЫ

1

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения влажности газов, преимущественно влагосодержания воздуха.

Известны гигрометры, которые основаны на принципе измерения направления лучей света, распространяющихся от отражающей поверхности при образовании конденсата.

Одни из них содержат размещенное в камере охлаждаемое зеркало 1 либо сама внутренняя поверхность камеры является отражающей поверхностью и хладопроводом одновременно 2. Эти устройства требуют предварительной сложной юстировки для выявления индикатриссы рассеяния с целью определения угла расположения источника света 1 или сложную систему расположения световой заглущки в центре чувствительной поверхности (или входного окна) фоточувствительного элемента 2.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, в котором просто решены вопросы юстировки, а электронная измерительная схема, построенная по компенсационному методу (мостовые измерительные схемы для измерения температуры и фототока) позволяет получить информацию об изменении фототока и температуры с высокой точностью. Гигрометр содержит камеру с входным и выходным отверстием со светоограждающей внутренней поверх5 ностью, зеркало с подключенным к нему охладителем, которое является конденсационной поверхностью, источник света, фотоприемник и термочувствительный элемент. Фотоприемник включен в плечо фотомоста,

„ термочувствительный элемент включен в температурный измерительный мост и оба моста включены на один измерительный прибор - микроамперметр 3.

Недостатком известных гигрометров является низкая чувствительность из-за того,

15 что величина светового- потока, поступающегЬ на фотоприемник, при изменении условий отражения изменяется незначительно, и в объеме с охлаждаемым газом должно образоваться достаточное количество конденсата, чтобы появился выходной сигнал.

20 Целью изобретения является увеличение чувствительности устройства.

Для достижения указанной цели в гигрометре точки росы, содержащем камеру с входным и выходным отверстиями со светоотражающей внутренней поверхностью, источник света, расположенный в корпусе камеры, фотоприемник, охладитель, термочувствительный элемент, расположенный в области действия охладителя, и измерительную схему, с подключенными к ней термочувствительным элементом и фотоприемником, внутренняя поверхность камеры выполнена диффузно-отражающей, а охладитель расположен по периметру входного окна фотоприемника. С целью сокращения времени измерения в гигрометр введен второй термочувствительный элемент, расположенный у одного из отверстий камеры, который подключен к измерительной схеме, а стенки камеры выполнены из материала, плохо проводящего тепло. Источник света и фотоприемник выполнены инфракрасными. Конструктивно такая камера может иметь любую форму, однако технологически наиболее проста в изготовлении цилиндрическая камера. На чертеже схематически показано предлагаемое устройство. Гигрометр точки росы, содержит цилиндрическую камеру 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями, расположенными по диагонали в торцах цилиндрической камеры со светоотражающей внутренней поверхностью 4, источник света 5, расположенный в корпусе цилиндрической поверхности камеры, фотоприемник 6, расположенный в торце цилиндрической камеры, охладитель 7, термочувствительные элементы 8, 9. Термочувствительный элемент 8 расположен перед фотоприемником 6 в области действия охладителя 7, термочувствительный элемент 9 расположен у входного отверстия 2 цилиндрической камеры 1. Внутренняя поверхность камеры 1 покрыта резьбой, фотоприемник 6 и термочувствительные элементы 8,9 включены в измерительную схему, содержащую фотомост 10 и термомост 11 для измерения фототока и температуры с высокой точностью. Гигрометр работает следующим образом. Анализируемый газ протекает по камере 1, поступая.в отверстие 2 и выходя из отверстия 3. Поток инфракрасного излучения, формируемый источником света 5, диффузно отражаясь от резьбовой поверхности 4, попадает на входное окно фотоприемника 6, при этом в его выходной цепи течет ток, который уравновещивается током в других плечах фотомоста 10, и в . измерительной диагонали этого моста сигнала нет. Термомост 11 также уравновещен и в его измерительной диагонали сигнала нет. После включения охладителя 7 температура входного окыа фотоприемника 6 начинает понижаться, в измерительной диагонали термостата 11 появляется сигнал. пропорциональный разности температур термочувствительных элементов 8, 9, а при образовании конденсата выходной сигнал появляется в измерительной диагонали фотомоста 10. Этим сигналом подается команда на отсчет показаний индикатора в измерительной диагонали термостата 11 и по величине измеренного сигнала определяется влажность газа (воздуха). Механизм изменения выходного тока фотоприемника 6 при появлении конденсата на его входном окне заключается в следующем. При появлении конденсата на поверхности окна фотоприемника 6 происходит интенсивное поглощение инфракрасного излучения молекулами конденсата, спектр поглощения которых лежит как раз в инфракрасной области. В результате фототок, вырабатываемый фотоприемником 6, резко уменьщается и в измерительной диагонали фотомоста 10 появляется сигнал. Сигнал, обусловленный эффектом поглощения инфракрасного излучения молекулами жидкости, гораздо больще сигнала, обусловленного эффектом рассеяния света на капельках конденсата, так как молекул, на которых происходит поглощение, на много порядков больше, чем капелек конденсата. Сигнал на выходе фотоприемника 6 появляется при выпадении уже первых капель конденсата, в то время как в известном устройстве необходимо, чтобы практически вся конденсационная поверхность была покрыта капельками конденсата и весь объем газа в камере был в состоянии насыщения, в результате чувствительность предлагаемого устройства возрастает на несколько порядков. Гигрометр предлагаемой конструкции позволяет получить информацию о точке росы и с помощью одного термочувствительного элемента 8, расположенного около фотоприемника 6. В этом случае щкала индикатора в измерительной диагонали термостата 11 должна быть проградуирована в единицах температуры, а влажность В газа (воздуха) подсчитывается по известной зависимости B f( At) где At - разность температур окружающей среды (или температура газа, поступающего в отверстие 3 камеры 1), и температуры, при которой образуется конденсат. Введение второго термочувствительного элемента 9 позволяет ускорить процесс измерения. Действительно, в случае наличия одного термочувствительного элемента шкала индикатора в измерительной диагонали термостата 11 не может быть проградуирована непосредственно в единицах влажности, так как температура окружающей среды может быть различна и At различна для различных измерений. Два термочувствительных элемента 8,9 сразу дают информацию о разности тем