Устройство для измерения влажностигазов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1 о 798583(51)М. Кл, 6 01 й 29/ООО 6 01 И 25/56 ВеуддрстаеннмЯ кемнтет СССР ае делам нзобретеннЯ н втнрытнЯ(53) УДК 534,29: : 233.275 (088.8) Дата опубликования описания 23.01.81(71) Заявитель Киевский институт автоматики им, ХХЮ съезда КПСС(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ГАЗОВИзобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано,например в устройствах контроля параметровмикроклимата.Известно устройство для измерения влаж.5ности твердых (пористых, сыпучих) материалов, содержащее расположенные в общей ка.мере первичный измерительный преобразователь влажности, включающий влагочувствительный элемент и устройство для перемешиваниянаходящейся внутри камеры газообразной сре.ды (воздуха), в зоне действия которогорасположен влагочувствнтельный элемент. Об.разец исследуемого-. материала помещаетсявнутри камеры. При исследовании большихобразцов материала, камера устанавливаетсяна поверхности образца 1,Устройство для перемешивания среды предназначено для повышения быстродействияизмерительного преобразователя путем ускоре.ния процессов влагообмена между исследуемым материалом и измерительным преобразователем благодаря движению воздуха внутрикамеры. Устройство для перемешивания среды может быть выполнено в виде расположенного над влагочувствнтельным элементом электрического нагревателя среды, создающего конвективный поток воздуха в камере, или в виде механической мешалки (вентилятора), перемешивающей воздух внутри камеры, Использование . нагревателя или вентилятора эффективно для пере. мешивания воздуха внутри камеры в случае, если нагреватель (вентилятор), измерительный преобразователь и испытуемый образец расположены в общей камере, что характерно для измерения влажности твердых тел, В слу. чае измерения влажности газообразных сред, например воздуха в помещении, первичный измерительный преобразователь устанавливается непосредственно в измеряемой среде.Использование нагревателя в качестве устройства для перемешивания газообразной, в данном случае измеряемой, среды, требует обязательной установки измерительного преоб разователя внутри камеры для возможносттт получения конвективных потоков, при этом измеряемая среда находится вне камеры,98583 4 3 7которая выполняется пористой, Однако, наличие камеры снижает быстродействие устройства для измерения влажности. Использованиевентилятора в качестве устройства для перемешивания измеряемой среды возможно безустановки преобразователя и вентилятора вкамеру, но создаваемый вентилятором потокнеравномерно обтекает измерительный преоб.разователь (для полного обтекания необходимаэродинамический профиль), следовательно,на разных участках влагочувствительногоэлемента скорость сорбционно-десорбционныхпроцессов при влагообмене с окружающейсредой будет различной, что снижает точностьизмерений. Известные преобразователи имеютцилиндрическую форму, и изменение формы .ради придания преобразователю аэродинамического профиля экономически нецелесооб.разно.Наиболее близким к предлагаемому по тех.нической сущности и достигаемому эффектуявляется устройство для измерения влажностигазов, содержащее генератор акустическихколебаний и первичный измерительный преобразователь влажности, включающий влагочувствительный элемент, расположенный в зонеакустических колебаний, Акустический генератор обеспечивает колебания среды, прилегающей непосредственно к влагочувствительномуэлементу по всей его длине, ускоряя процессдиффузии влаги в окружающую среду 2).Однако произвольное расположение генератора акустическими колебаний не обеспечиваетодинаковую амплитуду колебаний среды взоне, непосредственно прилегающей к влагочувствительному элементу, в результате зату.хания колебаний, Непостоянство амплитудыколебаний среды в зоне, прилегающей квлагочувствительному элементу, не обеспечивает равномерный тепломассообмен измеряемой среды, что отрицательно сказывается наточности измерений,Цель изобретения - повышение точности измерений.Для достижения поставленной цели в устройстве для измерения влажности газов, содержащем генератор акустических колебаний и первичный измерительный преобразователь влажности, включающий влагочувствительный элемент, расположенный в зоне акустических колебаний, генератор выполнен в виде двух источников колебаний, расположенных оппозитно, соосно с влагочувствительным элементом.Кроме того, с целью повышения быстродействия, источники колебаний расположены на расстоянии, кратном длине полуволны,Выполнение генератора акустических колебаний в виде двух источников колебаний,10 26 23 36 3 расположенных оппозитно, соосно с влаго. чувствительным элементом, позволяет создатьстолб равномерно колеблющейся среды, расположенный между двумя источниками, в ре. зультате чего по всей длине влагочувствнтельного элемента сорбционно-десорбционные процессы одинаковы. Равномерность влагообменапо всей длине влагочувствительного элементаобеспечивает высокую точность измерений.Расположение источников колебаний на расстоянии, кратном длине волны, позволяетпри их синфазном включении, получить максимальную амплитуду колебаний, обеспечивающую ускорение процесса влагообмена и, темсамым, быстродействие устройства,На чертеже изображено устройство дляизмерения влажности газов, общий вид,. Устройство содержит первичный измеритель.ный преобразователь влажности, включающийвлагочувствительный элемент 1 термочувствительный элемент 2, электроды 3, корпус 4и генератор акустических колебаний, включающий источники 5 и б колебаний. Корпус 4преобразователя выполнен в виде металлической трубки, внутри которой расположен тер.мочувствительный элемент 2 (платиновый -термометр сопротивления). Поверх корпуса 4расположен влагочувствительный элемент 1в виде стеклоткани, пропитанной растворомхлористого лития. На влагочувствительныйэлемент 1 навиты спирально два платиновыхэлектрода 3. Источники 5 и 6 акустическихколебаний в виде динамиков расположенысоосно с преобразователем, оппозитно. Расстояние между источниками колебаний кратнодлине полуволны. Устройство работает следующим образом.Ток, проходящий через электроды 3, подключенные к источнику питания, нагревает влагочувствительный элемент 1 до равновесной температуры, Равновесной называется температура влагочувствительного элемента, при которой давление насыщения раствора хлорис. того лития, пропитывающего влагочувствительный элемент, равно парциальному давлению водяного пара окружающей среды. Равновесная температура однозначно определяет парциальное давление водяного пара среды, а следовательно, и ее влажность. Значение равновесной температуры определяется измерительным устройством, подключенным к термочувствительному элементу 2, по его сопротив. пению,В случае изменения влажности в окружающей среде, например ее уменьшения, парциаль. ное давление паров влаги уменьшается, равновесие давлений нарушается, и влага испаряется из влагочувствительного элемента до тех пор, пока не установится новое равновесноеКорректор В. Синицкая Редактор В, Жиленко Тираж 918 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Заказ 10013/53 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 состояние. Прп этом сопротивление между.электродного пространства увеличивается, ток возрастает, вызывая повьппение температуры влагочувствительного элемента 1 и установление новой равновесной температуры, которой соответствует новое значение сопротивления термочувствительного элемента 2. Пленка вла.ги, образовавшаяся над влагочувствительным элементомв результате испарения, разрушается под воздействием акустических колеба ний, В зоне, прилегающей к влагочувствительному элементу 1, благодаря интенсивной диф.фузии устанавливают параметры, соответ.ствующие параметрам окружающей среды, Одинаковая амплитуда колебаний измеряемой 1 з среды, прилегающей к влагочувствительному элементу, позволяет по всей длине влагочувст. вительного элемента осуществлять процесс диффузии с одинаковой интенсивностью. Это обеспечивает одновременное установление параметров окружающей среды во всей зоне, прилегающей к влагочувствительному элементу, Расстояние между источниками акустических колебаний, кратное длине полуволны, позволяет использовать максимальную амплитуду колеба- ц ний (в результате сложения колебаний издвух источников), что повышает быстродействие устройства для измерения влажности.Использование данного устройства для измерения влажности газов в устройствах автоматического управления параметрами микроклимата обеспечивает точность измеренийвлажности и характеризуется быстродействием. Точность и быстродействие особенно важны для управления параметрами микроклимата в теплицах, где микроклимат характеризуется частыми изменениями влажности в результате нагрева, проветриваний, полива и т.п, Результатом использования предлагаемого устройства является быстрое и точное регулирование, обеспечивающее высокую производительность теплиц. Формула изобретения 1. Устройство для измерения влаж.ностигазов, содержащее генератор акустических колебаний и первичный измерительный.преобраэо.ватель. влажности, включающий влагочувствительный элемент, расположенный в зоне акус.тических колебаний, о т л и ч а ю щ е е с ятем, чтос целью повыШения точности измерений, генератор выполнен в виде двух источников колебаний, расположенных оппозитно,.соосно с влагочувствительным элементом,2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю .щ е е с я тем, что, с целью повышения быст.родействия, источники колебаний расположенына расстоянии, кратном длине полуволны,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Берлинд М. А. Измерения влажности. М.,"Энергия"1973, с. 340 -341.2, Патент США Кф 3465591, кл. 73-336,5,1965 прототип),