Конденсационный гигрометр Советский патент 1982 года по МПК G01N21/81 

(Б ) КОНДЕНСАЦИОННЫЙ ГИГРОМЕТР

I

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение , например, в машиностроении для контроля влажности Технологической атмосферы в безмуфельных нагревательных агрегатах при химико-термическоГ1 обработке, а также в метеорологии для измерения влажности воздуха, .

Известен конденсационный гигро метр, который содержит охладитель, зеркало, датчик температуры и детектор конденсата l.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является конденсационный гигрометр, содержащий охладитель с установленным на нем зеркалом и датчиком темпера.туры, соеди ненным с вторичным прибором с демпфирующим устройством, детектор конденсата, последовательно соединенные дифференцирующее устройство, выпряМитель и усилитель, выход которого подключен к охладителю 2.

Недостатком известного гигрометра является то, что точность его показаний сохраняется только при чистом зеркале. При этом материал зеркала . должен быть выбран с минимальной сорбционной способностью к влаге. Только при соблюдении этих требований осаждение влаги на поверхности зеркала начинается при достижении температуры точки росы и протекает лавинообразно. Наличие загрязнения на поверхности зеркала в виде нерастворимых и растворимых частиц (особенно солей) приводит к тому, что изменение отражательной способное-. ти зеркала (или проводимости между электродами на его поверхности в случае кондуктометрического детектора) в результате сорбции влаги слоем загрязнения наблюдается раньше, . чем температура зеркала достигает точки росы. 3,91 Цель изобретения - повышение точности гигрометра при измерении влажности загрязненных газов. Указанная цель достигается тем, что в конденсационный гигрометр, содерк ащий охладитель с установленным на нем зеркалом и датчиком температуры, соединенным с вторичным.прибором с демпфирующим устройством, детектор конденсата, последовательно соединенные дифференцирующее устройство, выпрямитель и усилитель, выход которого подключен к охладителю, введено пороговое устройство, включенное между дифференцирующим устройством и выпрямителем. На чертеже показана структурная схема устройства. Устройство содержит измерительную камеру 1, детектор конденсата, например фотодетектор, состоящей из лампы 2, рабочего 3 и балластного k фоторезисторов, зеркало 5. Под зерка лом 5 расположен датчик 6 температур и полупроводниковый охладитель 7Датчик 6 температуры соединен с вторичным прибором 8 и демпфирующим уст ройством 9. Выход AeTetcropa конденсата подключен к входу дифференцирующего уст ройства 10, соединенного с выпрямителем 11 и усилителем 12, Выход усилителя 12 подключен к охладителю 7.. Гигрометр также снабжен пороговым устройством 13, включенным между диф ференцирующим устройством 10 и выпря мителем 11. Устройство работает следующим образом. Непосредственно после подачи исследуемого газа и включения гигромет ра на зеркале 5 роса отсутствует, потенциал на выходе детектора конден сата устанавливается постоянным и на выходах дифференцирующего устройства 10 и выпрямителя 11 сигнал отсутствует. При этом через охладитель 7 протекает полный ток охлаждения и зеркало 5 начинает интенсивно охлаждаться Понижение температуры зеркала 5 приводит к повышению относительной влажности на.д его поверхностью причем при приближении к точке росы она стремится к 100. При наличии, даже небольшого загрязнения на зеркале 5 частицы загрязнения начинают сорбировать влагу за несколько градусов до точки росы, что приводит к изменению отражательной способности зеркала (или к увеличению проводимости между электродами на зеркале в случае кондуктометрическогодетектора) и медленному изменению потенциала на выходе детектора слоя конденсата. Изменение потенциала вызывает на выходе дифференцирующего устройства 10 появление сигнала также сравнительно небольшой величины. При этом порог срабатывания порогового устройства 13 выбран таким, что появившийся сигнал не проходит на вход выпрямителя 11. В момент достижения поверхностью зеркала 5 температуры точки росы на нее начинает лавинообразно выпадать влага в свободном состоянии При этом скорость изменения потенциала резко возрастает и на выходе диффет ренцирующего устройства 10 появляется сигнал, превышающий порог срабатывания порогового устройства 13. Сигнал с выхода порогового устройства 13, пройдя через выпрямитель 11, воздействует на усилитель 12 и ток Охлаждения падает до нуля. С этого момента начинается испарение влаги с поверхности зеркала 5, при этом сохраняется та же закономерность, что и при осаждении, т.е.- свободная влага испаряется быстро, а сорбированная сравнительно медленно. В момент начала испарения сигнал на выходе дифференцирующего устройства 10 меняет знак, приобретая значение, превышающее установленное пороговым устройством 13, и, пройдя выпрямитель 11, поддерживает отключенным ток охлаждения. Выпрямитель 11 формирует запирающий сигнал на входе усилителя 12 на все время существования свободной влаги на зеркале путем выпрямления и суммирования сигнала с выхода порогового устройства 13 и второй производной от основного сигнала. В момент окончания испарения сво- . бодной влаги сигнал на выходе дифференцирующего устройства 10 приобретает значение ниже установленного пороговым устройством 13, на выходе его сигнал пропадает и вновь включается ток охлаждения. После этого конденсат влаги начинает осаждаться в свободном состоянии, и цикл повторяется. При этом происходят непрерывные колебания температуры зеркала 5

от температуры осаждения конденсата, которая несколько ниже точки росы, до температуры его испарения, которая несколько выще точки росы. Эти колебания усредняются демпфирующим устройством 9 и регистрирующий прибор 8 показывает истинное значение точки росы.

Уровень потенциала на выходе детектора конденсата автоматически устанавливается таким, что допускается минимальный-пульсирующий слой свободной влаги независимо от загрязнения зеркала, чем обеспечивается сохранение этого конденсата в жидкой фазе при глубоко отрицательных точках росы.

Пороговое устройство работает как при осаждении росы,.так и при испарении , т.е. оно выполнено двуполярг ным. При этом уровень срабатывания в положительной и отрицательной областях выбирают в общем случае различным, исходя из динамики осаждения и испарения конденсата влаги.

Предлагаемое изобретение позволяет устранить влияние сорбированной слоем загрязнения влаги на процесс регулирования, а следовательно, повысить точность гигрометра при измерении влажности загрязненных газов.

Формула изобретения

Конденсационный гигрометр, содержащий охладитель с установленным на нем зеркалом и датчиком температуры, .соединенным с втopичны прибором и демпфирующим устройством, детектор конденсата, последовательно соединенные дифференцирующее устройство, выпрямитель и усилитель, выход которого подключен к охладителю, отличающийся тем, что, с целью повышения точности гигрометра при измерении влажности загрязненных газов, он снабжен пороговым устройством, включенным между дифференцирующим устройством и выпрямителем.

I

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3269185, кл. 73-336, опублик.1966.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке №27268И,кл. G 01 N 21/50, 1979 (прототип).