Подогревный электролитический первичный измерительный преобразователь влажности газов Советский патент 1982 года по МПК G01N25/56 

тоспособности преобразователя. Использование дополнительного нагрева теля позволяет увели ить продолжите ность непрерывной работы преобразователя без перепропитки. В случае, если измерение влажнос носит периодический характер, возмо но продлить срок службы преобразователя путем подключения питания эл ктрической цепи преобразователя тол ко на время измерений и их подготонки l. Однако,таким образом, удается лишь замедлить процесс разложения хлористого лития, что не исключает перепропитки влагочувствительного элемента, хотя и через более длительный срок. Кроме того, расположение электродов в контакте с раствором хлористого лития, обладающего высокой химической активное тью, вынуждает изготавливать их из драгоценных металлов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаем му при использовании эффекту являет ся подогревный электролитический первичный измерительный преобразова тель влсокмости газов, содержащий расположенный в корпусе термочувствительный элемент, влагочувствительный элемент, установленный между электродами, подключенными к высокочастотному генератору напряжени Влагочувствительньй элемент представляет собой стеклоткань, расположенную поверх цилиндрического корпуса и пропитанную раствором хло ристого лития. Поверх влагочувствительного элемента спирально навиты элек роды из золотой проволоки. Эле троды подключены к генератору напря жения частотой 1-10 кГц. Наличие высокочастотного генерат ра позволяет при электроиэоляции электродов осуществлять нагрев влагочувствительного элемента до равновесной температуры токами высокой частоты, индуцируемыми в элемен те в результате изменения электриче Kofo поля, создаваемого на электродах высокочастотным генератором. Высокочастотный генератор обеспечивает достаточную для нормальной ра ботоспособиости электрическую мощность, рассеиваемую в электролите. Преимуществом такого устройства является полное отсутствие разложен хлористого лития, которое обеспечив ется электроизоляцией электродов, так как исключается перенос зарядов из электролита на электрод (известно, что разложение электролита проио-ходит на границе неизолированного-электрода и электролита). Кроме того, появляется возможность изготовления электродов из недрагоценных металлов Сз. Однако известный преобразователь обладает низкими метрологическими характеристиками. Во-первых, возникает погрешность измерения из-за неравномерности нагрева различных учас-; тков влагочувствительного элемента, что приводит к различным постоянным времени на этих участках. Неравномерность нагрева вызвана неоднородностью электрического поля, образуемого двумя спирально намотанными электродами. Во-вторых, возникает погрешность от нагрева термочувствительного элемента высокочастотным полем генератора. Кроме того, известный преобразователь ненадежен из-за возможности пробоя изоляции электродов. Цель изобретения - улучшение метрологических характеристик преобразователя и повышение его надежности.. Поставленная цель достигается тем, что в подогревном электролитическом первичном измерительнсм преобразователе влажности газов, содержащем расположенный в корпусе термочувствительный элемент, влагочувствительный элемент, установленный между электродами, подключенными к высокочастотному генератору напряжения, в корпусе выполнена цилиндрическая выемка, в которой расположены электроды, выполненные в виде двух параллельных дисков, один из которых установлен на дне выемки, а вокруг второго по его диаметру выполнена в корпусе кольцевая проточка, влагочувствительный элемент установлен между электродами на первом диске, с противоположной стороны которого установлен термочувствительный элемент. Выполнение электроизолированных электродов в виде плоских пластин (дисков) и расположение влагочувствительного элемента между пластинами (на нижней из этих пластин) позволяет повысить точность измерений путем исключения погрешности от неравномерности нагрева. Пластины, обеспечивая однородное электрическое поле в зоне влагочувствительного элемента, создают равномерный нагрев по всей его поверхности. При этом на всех участках влагочувствительного элемента обеспечивается одинаковая постоянная времени. Заземление нижней пластины и расположение термочувствительного элемента под ней позволяет повысить точность измерений путем исключения по- грешности от паразитного нагрева термочувствительного элемента высокочастотным полем генератора. Такое расположение обеспечивает экранирование термочувствительного элемента заземленной пластиной. Наличие воздушного зазора между верхней пластиной и влагочувствител ным элементом позволяет снизить постоянную времени преобразователя . благодаряулучшению процесса влагообмена между влагочувствительным элементом и измеряемой средой путем обеспечения контакта между ними по всей поверхности элемента. Кроме то го, наличие воздушного зазора позволяет повысить надежность преобразователя путем исключения возможности пробоя изоляции электродов. Зазор увеличивает пробивное напряжение изолирующего, слоя, благодаря тому, что напряжение генератора распределяется между изоляцией и зазором. Наличие в корпусе кольцевой проточки по наружному диаметру верхней пластины позволяет повысить надежность преобразователя, предотвра щая пробой между электродами по поверхности корпуса путем увеличения расстояния между краями пластин. Таким образом, в предложенном преобразователе улучшены метрологические характеристики, а именно, повышена точность измерений за счет исключения погрешности от неравномерности нагрева влагочувствительного элемента и паразитного нагрева термочувствительного элемента и снижена постоянная времени благодаря улучшению процесса влагообмена. Предложенный преобразователь более надежен благодаря исключению возможности пробоя изоляции. На чертеже изображен подогревный электролитический первичный измерительный преобразователь влажности газов, общий вид. В конкретном варианте выполнени преобразователь содержит электроды 1 и 2, между которыми установ-. лен влагочувствительный элемент 3. Под электродом 1 установлен термочувствительный элемент 4, Устройств снабжено источником 5 питания и по казывающим прибором б. Электрод 1 выполнен в виде диска из латунной жести толщиной 0,05 и расположен на дне цилиндрической выемки в нижней части 7 корпуса. Впаг.очувствительный элемент 3, пре ставляющий собой пропитанную раств ром хлористого лития стеклоткань, расположен поверх электрода 1, с п тивоположной стороны которого приклеен термочувствительный элемент представляющий собой термистор. Эл трод 2, представ л яющийг собой диск латунной сетки толщиной 0,05 мм с диаметром-ячеек порядка 1 мм, прикреплен к верхней части 8 корпуса параллельно электроду 1 таким образом чтобы между электродом 2 и влагочувствительным элементом 3 находился воздушный зазор, равный 10 мм. Электроды 1 и 2 покрыты слоем эпоксидного компаунда УР-231, стойкого к воздействию хлористого лития, и подключены к источнику 5 питания, представляющему собой высокочастотный генератор переменного напряжения с частотой 80 мгГц и амплитудой 200 В. Электрод 1 заземлен, В верхней части 8 корпуса выполнена кольцевая проточка 9 по наружному диаметру электрода 2 шириной 5 мм и глубиной 5 мм. Корпус выполнен из теплоизолирукяцего материала (пластмассы). Термочувствительный элемент 4 теплоизолирован пробкой 10 из пенополиуретана . . Устройство работает следующим образом. Источник 5 питания создает на электродах 1 и .2 электрическое поле, которое возбуждает в растворе хлористого лития, обладающем проводимостью, токи поляризации, за счет которых происходит разогрев влагочувствительного элемента 3 до равновесной температуры. Мощность разогрева зависит от количества насыщенного раствора хлористого лития, которое определяется соотношением между температурой среды, парциальным давлением водяных паров в окружающей среде и температурой влагочувствительного элемента. Равновесная температура является мерой- абсолютной влажности среды и фиксируется термочувствительным элементом 4 на показывающем приборе 6. Использование предлагаемого преобразователя для измерения влажности воздуха в системах автоматического контроля микроклимата в производственных помещениях предприятий по производству химических волокон, в теплицах, в картинных галереях, позволяет с высокой точностью стабилизировать влажность воздуха. Стабильные параметры микроклимата гарантируют высокое качество выпускаемой продукции. Формула изобретения Подогревный электролитический первичный измерительный преобразователь влажности газов, содержащий расположенный в корпусе термочувствительный элемент, влагочувствитёльньй элемент, установленный между электродами, подключенными к высокочастотному генератору напряжения, о т л ичающийся тем, что, с целью

улучшения метрологических характеристик преобразователя и повышения его надежиости, в корпусе выполнена цилиндрическая выемка, в которой расположены электроды, выполненные в виде двух параллельных дисков, один из которых установлен на дне выемки, а вокруг второго по его диаметру выполнена в корпусе кольцевая проточка, влагочувствительный элемент установлен между электродами на первом диске, с противоположной стороны которого установлен термочувствительный элемент,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3473022, кл. 250-195, опублик. 1968,

2.Патент США 3516282, кл,73-17 опублик, 1970 (прототип).