I
Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при разработке, изготовлении и эксплуатации подогревных электролитических первичных преобразователей влажности газов.
Известен способ определения массы гигроскопической соли в .подогреваемом электролитическом первичном преобразователе влажности газов, заключающийся в измерении физических величин, связанных с массой соли,, например, путем измерения массы преобразователя до пропитки его раст;вором гигроскопической соли, измерения массы преобразователя после пропитки раствором гигроскопической соли известной концентрации и последующем расчете по измеренным величинам массы нанесенного на преобразователь раствора вычитанием полученных результатов измерения, а также в определении массы гигроскопической соли по показателю этой массы, т.е. по массе нанесенного на преобразователь раствора с учетом концентрации в нем гигроскопической соли.
Этот способ обеспечивает возможность определения массы гигроскопической соли во влагочувствительном слое как при изготовлении, так и в процессе эксплуатации преобразователя 1 .
Недостатком этого способа определения массЬ гигроскопической соли подогревного электролитического первичного преобразователя влажности газов является относительно невысокая точность определения массы соли
10 из-за возникновения при определении массы раствора погрешностей вследствие выполняемого дважды взвешивания преобразователя . в сборе, а также из-за изменения массы преобразователя в процессе его эксплуатации
15 вследствие засорения и образования новых веществ в процессе взаимодействия продуктов электролита с окружающим газом.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определеЮния массы гигроскопической соли во влагочувствительном слое преобразователя, например подогревного электролитического первичного преобразователя влажности газов, заключающийся в вдмерении парциального давления водяного пара в, окружающей преобразователь камере известного объема до и после изменения гидратного состояния кристаллов гигроскопической соли и расчете массы соли по разности парциальных давлений с учетом объема камеры и гидратных состоя НИИ соли. Этот способ обеспечивает повышшше точности определения массы гигроскопической со
ли за счет использования разности парциального давления водяного пара .в качестве показателя массы соли, поскольку на определение этого параметра не влияет общая масса преобразователя и ее изменение в процессе зксплуатации 2.
Недостатком указанного способа определения массы гигроскопической соли во влагочувствительном слое преобразователя является сложность процесса определения из-за необходимости выполя шя измерений парциального давления водяного пара в камере посредством дополнительного к исследуемому преобразователю влажности, поскольку это П1ЖВОДИТ к необходимости введения в камер и монтажа в ней этого преобразователя, определения и учета занимаемого им объема. t - , Цель изобретения - упрощение способа определения массы гигроскопической соли за счет измерения парциального давления водяного пара исследуемым преобразователем. Поставленная цель достигается тем, что в способе определения массы гигроскопической соли во влагочувствителыюм слое преобразот вателя, например подогревного .электролитического первичного преобразователя влажности газов, заключающемся в измерении парциального давления водяного пара вокружающей преобразователь камере известаого объема до и после изменения гидратцого состояния кристаллов гигроскопической соли И: расчете массы соли по разности парциальных давлений с учетом объема камеры и гидратшлх состояний соли, предварительно изменяют объем камеры до значения, при котором температура влагочувствительного слоя находится в диапазоне термической устойчивости кристаллов гигроскопической соли после изменения их гидратного состояния, а расчет массы соли ведут с учетом величины изменения объема камеры. Предварительное изменение объема камеры до значения, при котором температура влагочувствительиого слоя находаггся в известном для используемой гигроскопической сол диапазоне термическсж устойчивости ее кристаллов после измеиения их гидратного состояния, обеспечивает автоматическое подде жание в равновесии нового гидратного состо 9
лельного давления водяного пара в камере исследу емым преобразователем и приводит к упрощению способа определения массы гигроскопической соли в его влагочувствительном слое.
Способ определения массы гигроскопической соли во влагочувствительном слое преобразователя осуществляют след)аощим образом.
Преобразователь помещают во влагопроницаемую камеру, измеияют ее объем до значения, при котором температ)фа влагочувствительного слоя находится в известном для используемой гигроскопической соли 4 ния кристаллов гигроскопической соли во влагочувствительном слое включенного исследуемого преобразователя после прекращения возмущающего воздействия (например, при отключении резистивного нагревательного злемента, вызвавшего повышение температуры и соответствующее ему изменение гидратного состояния кристаллов гигроскопической соли, 01 Источника питания), что обеспечивает возможность выполнения измерения паралДиапазоне термической устойчивости ее кристаллов после изменения их гидратного состояния, и определяют это значение. Затем Измеряют парщ1альиое давление водяиого пара исследуемым преобразователем, изменяют пздратное состояние кристаллов гигроскопи еской соли и снова измеряют параллельиое давление водяного пара в камере. Определяют массу гигроскопической соли преобразователя по разности полученных значений параллельного давления водяного пара, являющейся показателем массы соли, с учетом первоначального значения-объема камеры и его изменения; что позволяет учесть объем пара в камере с учетом изменения гидратиого состояния кристаллов соли. Помещают исследуемый преобразователь во влагонепроницаемую камеру определенного объема, например, равного S-10 объемам исследуемого преобразователя (в частности, объемом 500 сМ). Устанавливают температуру влагочувсгвительиого слоя исследуемого преобразователя равной значению в диапазоне термическЫ{ устадчивости исходного гидратного состояния кристаллов гигроскопической соли (например для LiCtHjO от I9, до 93,5°С изменением парциального давления водяного пара путем увлажнения или осушения содержащегося в ней газа и измеряют его давление .исследуемым преобразователем. С помощью встроенного в преобразователь или в камеру источника теплообмена, например резистивиого нагревательного элемента, изменяют температуру влагочувствительного слоя до значения, находящегося в диапазоне термической устойчивости конечного гщлратного состояния кристаллов гигроскопической соли (например для LiCg от 93,6° С до 200° С И более) и следят за изменением влагосодержания гигроскопической соли, например, по отражающему его косвенному параметру, в частности по значению межэлектродного электрического сопротивления или межзлектродной электрической емкости преобразователя, измеряемой мостом переменного тока. После измерения процесса изменения гидратного состояния кристаллов, что определяется ио стабилизации влагосодержания соли прекращают действие источника теплообмена и при установлении равновесной температуры влагочуаствительного слоя снова измеряют пар1шапьное давление водяного пара в камере исследуемым преобразователем. При равенстве результата измepieния полученному ранее значении, что свидетельствует о возврате к{Я1сталлов гигроскопической соли к исходному состоянию, методом последовательных приближен сокращают объем камеры аря иеизменном параллельном давлении водяного пара в Ней (с открытым клапаном сообщения полости камеры с окружаю1Щей средой и выпуском излишка газа из камеры в окружающею среду при сокращении объема камеры), и затем сообщают возмущанмцеё воздействие для перехода гигроскопической соли в конечное гидратное состояние (например, нагревают при закрытом клапане сообщения полости камеры с окружающей средой до заверщения изменения гидратного состояния кристаллов гигроскопической соли) до тех пор, пока равновесная температура влагочувствительного слоя не станет равной значению в диапазоне температурной устойчивости кристаллов конечного гидратного состояния кристаллов гигроскопической соли. Уменьщение объема камёрь до значения, при котором температура влагочувствительного слоя находится в известном для используемой гигроскопической соли даапазоиа термической устойчивости ее кристаллов после изменения их гидратного состояния выполняют для данного типа преобразователей, как правило, один раз, например, в процессе типовых испытаний на заводе-изготовителе. Определенное таким образом значение оптимального объема камеры для данного типа прербразоватбля заносят в его паспорт, а преобразователи комплектуют камерами таких объемов, выполненными, например, из пластмассы или стекла.
Последующие снтерации предлагаемого способа выполняют при эксплуатации преобразователя на объекте измерения влажности газов. Для этого помещают преобразователь
В газонепроницаемую камеру с объемом, равным предварительно определенному исследуемым преобразователем, измеряют парциальное, давление водяного пара в камере и устанавливают это давление на уровне значения, находящегося в диапазоне термической устойчивости исходного гидратного состояния кристаллов гйгроскопическш соли, например LiCl HjO. Затем с помощью источника тепла изменяют температуру влагочувствительного слоя до значения, находящегося в диапазоне термической устойчивости конечного гидратиогр состояния гигроскопической соли (порядка 150°С для LiC{), вьщерживают преобразователь при даннЫ) температуре в течение интервала времени необходимого для завершения превращения находящейся во влагочувствительном слое массы кристаллов гигроскопической соли из исходного гидратI ного состояния в конечное (в частности из LiCtHjO в LiCO, что фиксируется, например, по прекраще1гаю изменения влагосодержания гигроскопической соли, и,, прекратив действие источника тепла, следят за изменением температуры влагочувствительного слоя преобразователя. При установлении равновесной температуры влагочз вствительного слоя на уровне значения, находящегося в даапазоне термической устойчивости конечного гид- ; ратного состояния кристаллов гигроскопической соли (в частности для LiCi в диапазоне от 93, 6°С до 200°С и более), снова исследуемым преобразователем измеряют парциальиое давление водяного пара в камере. По разности полученных значений парциального давления водяного пара в камере с учетом его объема, используя уравнение состояния газа (Уравнение Клапейрона-Менделеева), определяют изменение массы водяного IB камере при изменении гидратного состоя ния кристаллов гигроскопической соли, а по изменению массы водяного пара с учетом формул исходного и конечного состояний кристаллов гигроскопической соли определяют ее массу во влагочувствительном слое исследуемого преобразователя.
Предлагаемый способ определения массы гигроскопической соли во влагочувствительном слое преобразователя обеспечивает упрощение определения за счет измерения параллельного давления водяного пара непосредственно исследуемым преобразователем, поскольку отпадает необходимость введения в камеру и монтажа в ней дополнительного измерительного преобразователя и учета занимаемого им объема камеры. Определение массы гигроскопической соли может быть осзш1ествено дистан10 онно при выполнетгии . измерительной камеры Преобразователя с предварительно определенным объемом и снабжении ее дистанционно управляемым клапаном на участке соединения полости измеритель,ной камеры с окружающей средой. Дистанционное определение массы гигроскопической соли обеспечивает возможность введения поправок к получаемому от преобразователя сигналу измерительной информации и определения остатка ресурса преобразователя без доступа к нему обслуживающего персонала..
Таким образом, предлагаемый способ определения массы гигроскопической соли обеспечивает возможность применения преобразователей влажности на объектах, работающих продолжительное время без доступа обслуживающего персонала, а также приводит к улучщению технических характеристик преобразователя, в частности точности и ресурса, без существенного его удорожания.
Предлагаемый способ определения массы гигроскопической соли во влагочувствительиом слое преобразователя по точности определения не уступает известному. На обьектах с ограниченным доступом обслуживающего персонала к первичным преобразователям влажности такое техническое рещение обеспечивает уменьшение стоимости периферийной части средств измерений в 2 раза, облегчает контроль за состоянием атмосферы на промышленных предприятиях.
Формула изобретения Способ определения массы гигроскопической соли во влагочувствитёльном слое преобразователя, например подогревного электролитического первичного преобразователя влажности газов, заключающийся в измерении парциального давления водяного пара в окружающей преобразователь камере известного объема до и после изменения гидратного
состояния кристаллов гигроскопической соли, и расчете массы соли по разности парциальных давлений с учетом объема камеры и гидратных состояний соли отличающийся тем, что, с целью упрощения
способа определения за счет измерения парциального давления водяного пара исследуемым преобразователем, предварительно изменяют объем камеры до значения, при котором температура влаго уйствительного слоя
находится в диапазоне термической устойчивости кристаллов гигроскопической соли после изменения их гидратного состояния, а расчет массы соли ведут с учетом величины изменения объема камеры.
Источники информации,
принятые во внимание при зкспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке N 26474503/18-25, кл. G 01 N 27/26, 1978.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2760862/18-25, G 01 N 27/26, 1979 (прототип) .
