Диффузионный кулонометрический датчик влажности газов Советский патент 1982 года по МПК G01N27/42 

(54) ДИФФУЗИШНЫЙ КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ ГАЗОВ

I

Изобретение относится к измерению влажности газов и может быть испопьзо вано во всех случаях, когда требуется Контролировать соаержа1ше пара, воды в газах.

Р1звестен датчик влажности газов, содержащий чувствительный элемент в виде подложки из полимерного материала, по .верхиость которой покрыта пленкой свя зутощего с гигроскопическим веществом, и снабженной электродами, нанесенными -токопроводящей краской tl.

Однако известное устройство не обладает достаточной точностью.

Наибюлее близким к предлагаемому я&ляется диффузионный кулонометрический датчик влажности газов, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде расположенных на подложке электродов с гигроскопическим веществом между ними и помещенный в герметичную камеру с диффуа5онными каналами, расположенными перпендикулярно йоверхности чувст- вительного элемента 2.

He-достаток извесгаого датчика со.сгоит в том, что отсутствует возможность контроля исгравности чувствительного элемента в процессе измерения. Элемент может выйти из строя вследствие нарушения контактов или отравления гигроскопического вещества, вьгзовет неполноту поглощения водяного пара и, следовательно, занижение покаэсангтй гигрометра. С другой стороны на эле10мент могут попадать молекулы воды, tio ступающие в датчик не по диффузионным каналам (в случае, например, разперме- тизации Корпуса датчика).

Цель изобретения - повышение точнос15ти ..

Указанная цель достигается тем, что в диффузионном кулонометрическом датчике влажности газов, содержащем чувствительный элемент, выполненный в

20 виде расположенных на подложке элект; родов с гигроскопическим веществом между ними и помещенный в герметичную камеру с диффузионными каналами. 3э располо}кенными перпеиоикулярно поверхности чувствительного элемента, догтол- нигеггьно вокруг чувствигельного элемента установлены контрога ные электроды с гигроскога ческим веществом между Ш1 ми, а межцу контрольными электродами и стенкой камеры помещены защитные электроды также с шгроскогагчеслшм веществом между , гфичем контропь- ньге н. защитные электроды подключены к соотвегствующим измернтешлгым приборам, На фиг, 1 изображена схема устройства датчика с контрольными и защитными Электр одами j на фиг, 2 вид А-А на фиг. 1.; па фиг, 3 и 4 показаны оиаграм мп.ые записи, иллкострирующие работу . контрольной TI защитной групп электродов --1увсгвител1знь1й элемент I (см.фиг, 1) )1ахош1гся в Камере 2, образовагаюй Корпусом 3 и крышкой 4. В корпусе имеются четыре диффузионных канала 5, посредством Которых камера сообщается с анализируемым газом. Чувствительный элемент представляет собой плоский стеК ЛЯТО1ЫЙ Ш1СК с концентрически расположенными на нем платиновыми электроцаMHf которые покрыты гагроскопической планкой 6 и разделены на три группы измерительную (центральную) 7, кгагтроявную 8 ( об озн аченк то тонки да линиями на фиг. 2) и зэлщтную 9, Электроды всех трех групп ошюго знака подключены к источнику питагшя с общего коллектора 1.О, (обозначенного волнистой яишгей), электроды противоположного зпа ка отдельно для каждой гу)уш1ы подключены к ксточник 11 питания через коп лекторы, включающие измерительные приборы , В нерабочем состоятпп- Корпус закрывается защитным стаканом 15, в KOTopovr по ц фильтром 16 находится воаопоглохцающее вещество 17, предохра няющее гигроскогатческую пленк от раз мокания в то время, когда электроды не, находятся под на пряже шюм 5 стройство работает следующим обра зом. Сила э/текгрического тока, воабунсдаемого в измерительной (центральной) фуппе электродов служит мерилом влажности газа. На контрольную группу моле-™ куды воды из анализируемого газа при нормальной работе датчика не поступают и сила токя в этой группе держится на уровне фона. Повышение сишл в кон трольной группе свидетельсг-вует о неиспранности йзмеригедьтюй группы, защитна 64 же группа служит для предотвращения попадания воды иа контрольную и измерительную группы извне, например, негерметичности камеры датчика. Посто янство фонового тока в защитной группе свидетел1 ствует о герметичности камеры и надежности измерений. На фиг. 3 приведена диаграммная за гшсь иа потенциометре КСП-4, иллюстрирующая работу контрольной группы электродов, показания которой изображены пунктиром точка-тире. Показания измерительной группы приведены сплошной линией в масштабе в 10 раз меньшем. Неполноту поглощения вод5шого пара на измерительной группе Электродов вызывают путем ограштчеиия тока, протекающего через измерительную группу. Как видно из диаграммы, контрольная группа с до- стато пюй чувствительностью отмечает неполноту поглощения водгпюго пара на измерительной группе. После снятия опраничелияток контрольной группы возвращается к первоначальному значению, а ток измерительной группы временно возрастает по сравнению с предыдущим значением вследствие электролиза воды, накопленной на электродах за время ограничения тока. После разложения накопиватейся водыэ ток измерительной группы возвращается к первоначальному значению. На фиг, 4 приведена диаграммная запись, иллюстрирующая работу защитной группы электродов, показания которой изображены сплошной линией. Показания Контрольной группы изображены штриховым пу71ктиром. Герметизация датчика исК5сстве1шо нарушается, а затем снова восстанавливается. Защитная группа полз остью поглацает воду, проникшую внутрь датч1:1Ка, в то время, как контрольная группа выполняет свои функции без помех (см, фиг, 4), Устройство дает возможность выполнять измерения с большей точностью, так как наличие контрольной и защитной групп электродов исключает возможность занижения результатов измерения вследствие незамеченного выхода из строя гигроскопической пленки. По сравнению с проточныкда дaтчикa ш предлагаемое устройство позвол51ет повысить точность измерений еще и потому, что не требует прокачивания стабилизирова того потека газа, и, спед.овательно, из конструкции исключен регулятор расхода газа, вклад которого в общую norpeuBfocTb измерения очень велик. Кроме того, устройство цвет возможность измерять влажность газов, находящихся При различных давлениях и температурах в то время как проточные датчики требуют предварительного приведения анализируемаго газа к определенным барометрическим и температурным згсловиям. Наконец, устройство дает и существенный экономя-. ческий эффект, так как отсутствие насосов и регулятсров расхода газа позволяет объединить в одном приборе несколько выносных датчиков, что соответсчувенно удешевляет прибор, и повышает пршзводительность гигрометра, вследствие чего снижается стоимость анализа, уменьшается количеств обслуживающего персонала и экономится площадь для размещения прибора.. Формула изобретения Диффузионный кулонометрический датчик влажности газов, содержащий чувст/4вительный L neMeHT, выполненный в вице расположенных на подложке электродов с гигроскопическим веществом между ними и помещенный в герметичную камеру с диффузионными каналами, расположенными перпендикулярно пшерхности чувствительного элемента, отличаю щи йс я тем, что, с целью повышения точнос:ти измерений, вокруг чувствительного элемента установлены контрольные элеК роды с гигроскопическим веществом ме- жду ними, а между контрольными электродами и стенкой камеры помещены защитные электроды также с гигроскопическим веществом между ними, причем контрольные и защитные электроды подключены к соответствующим измерительным приборам. Источники информации,, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 157539, кл. Q 01 К 27/28, 1963. 2. Авторское свидетельсгео СССР № 354336, кл. Q О IN27/26, 1972 {прототип).

Д

4

,