Датчик конденсата в жидкой фазе Советский патент 1981 года по МПК G01N25/68 

1

Изобретение относится к аналитической технике, например, к измерительньом метеорологическим приборам, в частности к приборам, предназначенным для измерения относительной влажности газов по температуре точки росы.

Известен индикатор конденсата, содержащий источник поляризованного излучения, зеркало для осаждения конденсата, фотоприемники с поляроидами-анализаторами , электрическую мостовую схему, отражатель. Наличие в данном устройстве источника .поляризованного освецения, отражателей специальной формы и поляроидов-анализаторов позволяет обнаруживать конденсат на зеркале при малой его массе 1.

Однако в этом устройстве для обнаружения конденсата на зеркале требуется накопление некоторой его массы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является датчик конденсата в жидкой фазе, содержащей корпус, разделенный перегородкой на две полости, в одной из которых помещен светочувствительный элемент: и датчик точки росы исследуемого газа, установленный на конденсационной площадке, во второй, заполненной осушенныг/ газом, - осветитель, холодильник и вентилятор, лопасти которого расположены между осветителем и светочувствительным элементом. В данном устройстве температура точки росы определяется путем многократного измерения темпе10ратуры зеркала, соответствующий моменту накопления на его доверхности некоторой массы конденсата и моменту ее испарения. При этом считается, что температура точки росы находит15ся в середине указанного интервала температур 1.

Измерение относительной влажности сопряжено с теми же недостатками, что и в других известных устройст20вах - инерционностью процессов образования и испарения конденсата и точностью их обнаружертия. Модуляция светового потока в известном устройстве необходима для того, чтобы

25 избежать сложностей, связанных с компенсацией дрейфа нуля в усилителе постоянного тока фотодиода.

Цель изобретения - повы1; ение точности определения момента измерения

30 температуры точки росы.

Поставленная -цель достигается . тем, что датчик конденсата в жидкой фазе, содержащей корпус, разделенный перегородкой на две полости, в одной из которых помещен светочувствительный элемент и датчик точки ро исследуемого газа, установленный на конденсационной площадке, во второй, заполненной осушенным газом, осветитель, холодильник и вентилято лопасти которого расположены между осветителем и светочувствительным элементом, снабжен фильтром переменной составляющей фототока светочувствительного элемента, между которым и конденсационной площадкой выполненное в виде установленной в перегородке прозрачной пластины, расположена линза для образования совместно с имеющей минимально необходимый для регистрации размер капель конденсата оптической системы, фокальная плоскость которой создает с плоскостью вращения середины лопастей вентилятора, которые выпол нены прозрачными и у которых на поверхности, обращенной к прозрачной пластине, нанесены непрозрачные радиальные траверсы.

Траверсы радиальной решетки, нанесенные на лопасти вентилятора, непрозрачны, а их ширина равна расстоянию между ними.

Конденсат в жидкой фазе представляет собой капли прозрачной жидкост на поверхности, например, стеклянной пластины, охлаждаемой осушенным воздухом. Эти капли обладают свойствами собирательных линз. Поэтому капли конденсата совместно с линзой предлагаемого устройства образуют оптическую систему, в фокусе которо попеременно находятся прозрачные и непрозрачные участки радиальной решетки, нанесенной на вращающихся лопастях вентилятора. Увеличенные, изображения траверс и промежутков между ними вызывают модуляцию светового потока на участке стекла; ограниченного периметром капли конденсата, что приводит к возникновению переменной составляющей в общем токе светочувствительного элемента. Эта переменная составляющая, выделенная с помощью фильтра, является сигналом о начале выпадения первых капель конденсата на поверхности стекла.

На фиг.1 изображен датчик конденсата; на фиг.2 - изображение травер (б) и промежутков между ними (а) в линзе, образованной каплей конденсата; на фиг.З - взаимное расположение источника освещения, лопасти вентилятора и стеклянной пластины с каплей конденсата; на фиг.4 - фраг|Мент крыльчатки вентилятора, вид со стороныстеклянной пластины.

Датчик конденсата в жидкой фазе содержит корпус 1, разделенный на два объема 2 и 3 перегородкой 4, содержащей тонкую стеклянную пластину 5, на поверхности 6 которой происходит осаждение капель 7 конденсата из исследуемого газа, содержащегося в объеме 3, и укреплен датчик 8 температуры точки росы например термометр сопротивления. В объеме 3 помещена линза 9 и светочувствитель ный элемент 10, например фотоэлемен соединенный с фильтром 11 переменной составляющей фототока, например конденсатор-, причем главная оптичес кая ось линзы 9 проходит через светочувствительный элемент 10 и центр стеклянной пластины 5. В объеме 2 помещены холодильник 12, охлаждающи находящийся в этом объеме осушенный воздух, например электротермоэлемент, осветитель 13, расположенный на продогтжении главной оптической оси линзы 9, вентилятор 14, лопасти 15 которого расположены между осветителем 13 и стеклянной пластиной 5 таким образом, что плоскость вращения лопастей 15 параллельна плоскости 6 стеклянной пластины 5. Причем середина 16 лопасти 15 вентилятора 14 расположена на расстоянии э ° поверхности б, равном фокусному расстоянию оптической системы, состоящей из линзы 9 и капли конденсата.

Лопасти 15 вентилятора 14 выполнены из оптически прозрачного материала. Края 17 лопастей 15 заходят друг за друга и не разрывают светов поток при работе вентилятора 14. Таким образом модуляция светового потока от осветителя 13 за счет пересечения его лопастями 15 не происходит. На поверхности лопасти 15, обращенной к стеклянной пластине 5, нанесен рисунок радиальной решетки, непрозрачные траверсы 18 которой по ширине не превосходят радиуса (г) капли 7, а промежутки 19 между ними g равны ширине траверс 18.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от осветителя 13 проходит через лопасти 15 вентилятора 14, стеклянную пластину 5, линзу 9 и попадет на фотоэлемент 10, вызывая появление фототока. Поскольку размеры стеклянной пластины 5 намного больше ширины траверс 18 решетки, нанесенной на лопастях 15 вентилятора 14, то на площади, ограниченной стеклянной пластиной 5, в любой момент времени находится постоянное число темных и светлых подвижных участков, соответствующих траверсам 18 и промежуткам 19 между ними, поэтому изменение величины светового потока через стеклянную пластину 5, а следовательно, и тока светочувствительного элемента 10 происходит. Отсутствие переменной составляющей в обцем фототоке сви детельствует об отсутствии конде сата на поверхности 6 стеклянной пластины 5. Осуценный воздух, находящийся объеме 2, охлаждается холодильнико 12, и с помощью лопастей 15 вентил тора 14 охлаждает поверхность 20 стеклянной пластины 5. Температура поверхности 6 стеклянной пластины 5 непрерывно измеряется с помощью датчика температуры 8. При достижении поверхностью 6 температуры точки росы исследуемог газа, заключенного в объеме 3j, про исходит выпадение первых капель 7 конденсата 17. Увеличенные изображения траверс 18 и промежутков 19 между ними вызывают модуляцию части светового п тока на участке поверхности 6 стек лянной пластины 5, ограниченной периметром капли 7, вызывая появле ние переменной составляющей в обще токе светочувствительного элемента 10. Наличие этой переменной составляющей на выходе фильтра 11 свидетельствует о начале процесса образования конденсата и определяет момент отсчета температуры точки росы исследуемого газа. Таким образом, по сравнению с известными устройствами в предлагаемом момент измерения температуры точки росы определяется не после накопления некоторой массы конденсата, а при выпадении первых его капель, что повышает точность определения момента измерения температуры точки росы. Точность возрастает с уменьшением размеров стекла по отношению к площади капли конденсата. Устройство позволяет более точно определять момент отсчета температуры точки росы, что повышает (ТОЧНОСТЬ измерения относительной влажности исследуемого газа при однократном измерении. Формула изобретения Датчик конденсата в жидкой фазе содержащий корпус, разделенный перегородкой на две полости, в одной из которых поме1чен светочувствительный элемент и датчик точки росы исследуемого газа, установленный на конденсационной площадке, во второй, заполненной осушенным газом, - осветитель, холодильник и вентилятор, лопасти которого расположены между Осветителем и светочувствительншл элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения момента измерения температуры точки росы, он снабжен фильтром переменной составляющей фототсэка CBeTO4yBctвительного элемента, между которым и конденсационной площадкой, выполненной в виде установленной в перегородке прозрачной пластины, расположена линза для образования совместно с имеющей минимально необходимый для регистрации размер капель конденсата оптической системы, фокальная плоскость которой совпадает с плоскостью вращения середины лоастей вентилятора, которые выполнены прозрачными и у которых на поерхности, обращенной к прозрачой пластине, нанесены непрозрачые радиальные траверсы. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 426616, кя,. ,G 01 W 1/11, . 1974. 2, Авторское свидетельство СССР 449333, кл. G 01 W 1/11, 1975 (прототип) .