Конденсационный гигрометр

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советск ивСоциалисткческикРеслубликпо делам изобретений и открытий(71) Заявитель ОНДЕНСАЦИОН НЫЛ ГИГРОМЕТ Изобретение относится к измерительнойтехнике, а именно к гигрометрам, и можетнайти применение в машиностроении дляконтроля влажности технологической атмосферы в безмуфельных нагревательныхагрегатах, а также в метеорологии для измерения влажности воздуха.Известны конденсационные гигрометры,содержащие полупроводниковый охладитель, охлаждаемое зеркало, фотоэлектрический детектор слоя конденсата, системурегулирования тока, питающую охладитель,блок управления и датчик температуры.Датчик температуры (например термометр сопротивления, термопара) контактирует с охлаждаемым зеркалом и размещенпод ним. Блок управления обеспечиваетпостоянство слоя конденсата на охлаждаемом зеркале.Влажность исследуемого газа определяют путем измерения температуры охлаждаемого зеркала в режиме автоматическогоподдержания слоя конденсата на его поверхности 11,Недостатком известных гигрометров является низкая точность измерения точкиросы газа в области отрицательных температур вследствие того, что слои конденсата, образующийся и поддерживаемый на охлаждаемом зеркале, может находиться в двух фазовых состояниях: твердом - лед и жидком - переохлажденная вода. Переход слоя конденсата из одного фазового состояния в другое изменяет показания гигрометра. Это изменение тем больше, чем ниже измеряемая точка росы. Так, например, изменение фазового состояния конденсата при значении температуры точки росы, равном 60 С, вызывает изменение показаний гигрометра на 5 С. В то же время температура, при которой происходит изменение фазового состояния конденсата, зависит от многих факторов (толщины слоя конденсата, наличия центров кристаллизации, наличия растворенных примесей в конденсате и т. п.), в результате чего создается зона неопределенности показаний при измерении отрицательных значений точек росы. Наиболее близким к изобретению является конденсационный гигрометр, содержащий охладитель с установленным на нем зеркалом и датчиком температуры, детектор конденсата с усилителем, выход кото813208 4045 50 55 рого связан с охладителем, и регистрирующий прибор 21.Недостатком известного устройства является пониженная точность, так как усиление в нем осуществляется на постоянном токе, в результате чего временная нестабильность детектора, а также загрязнение зеркала вызывают смешение исходной настройки.Цель изобретения - повышение точности.Для достижения указанной цели в уст ройство, содержащее охладитель с установленным на нем зеркалом и датчиком температуры, детектор конденсата с усилителем, выход которого связан с охладителем, и регистрирующий прибор, дополни тельно введены дифференцируюшее устройство и выпрямитель, последовательно включенные между детектором конденсата и усилителем.На чертеже представлена структурная схема устройства. 20Устройство содержит размещенные в камере 1 детектор слоя конденсата, например фотодетектор, состоящий из лампы 2 и фоторезистора 3, и охлаждаемое зеркало 4, под которым расположен датчик 5 температуры и полупроводниковый охладитель 6. Фоторезистор 3 одним концом подключен к одному из полюсов источника питания, а другим концом через резистор 7 к другому полюсу источника питания. Гигрометр содержит последовательно соединен- З 0 ные частотный фильтр 8, дифференцируюший усилитель 9, выпрямитель 10 и усилитель 11 мощности, причем вход частотного фильтра 8 подключен к точке соединения детектора и резистора 7, а выход усилителя 11 подключен к охладителю 6. Час- з 5 тотный фильтр 8 предназначен для ограждения дифференцируюшего усилителя 9 от воздействия помех, частота которых превышает частоту появления конденсата на зеркале (0,1 - 1,0 Гц). Гигрометр содержит также демпфирующее устройство 12, выполненное, например, в виде ионистора, включенного параллельно датчику 5 температуры и соединенное с регистрирующим прибором 13,Устройство работает следующим образом. Непосредственно после подачи исследуемого газа и включения гигрометра на зеркале 4 роса отсутствует, потенциал точки а устанавливается постоянным и на выходах дифференцирующего усилителя 9 и преобразователя 10 сигнал отсутствует. При этом охладитель 6 протекает полный ток охлаждения, и зеркало 4 начинает интенсивно охлаждаться. Охлаждение зеркала в конечном итоге приводит к выпадению на нем конденсата влаги, При этом сопротивление фоторезистора 3 увеличивается за счет уменьшения отраженного светового потока, а в случае применения кондуктометрического детектора его сопротивление уменьшится за счет появления между проводниками, находящимися на зеркале, проводящего слоя конденсата.Изменение сопротивления детектора приводит к изменению тока через резистор 7 и, соответственно, потенциала точки а, Это изменение, сглаженное частотным фильтром 8, поступает на вход дифференцируюшего усилителя 9. На выходе усилителя 9 повляется сигнал, поступающий на вход выпрямителя 10, который формирует запирающий сигнал на входе усилителя 11 при наличии или изменении сигнала на выходе дифференцирующего усилителя 9 путем выпрямления и суммирования первой и второй производной от первоначального сигнала.При наличии запирающего сигнала на входе усилителя 11, на выходе его ток, питающий охладитель, становится равным нулю.Прекращение тока через охладитель 6 приведет к нагреву зеркала и испарению конденсата с поверхности. В процессе испарения потенциал точки а станет изменяться в противоположную начальному изменению сторону и на выходе дифференцируюшего усилителя 9 сигнал изменит знак. Однако, пройдя через выпрямитель 1 О, этот сигнал по прежнему запирает усилитель 11 и через охладитель ток не будет протекать до полного испарения конденсата с зеркала. После этого потенциал точки а стабилизируется, включается охладитель и процесс повторяется. При этом происходят непрерывные колебаниятемпературы зеркала от температуры осаждения конденсата, которая несколько выше точки росы, до температуры его испарения, которая несколько выше точки росы, Эти колебания усредняются демфирующим устройством 2 и регистрирующий прибор 13 показывает истинное значение точки росы. Предлагаемое изобретение позволяет автоматизировать процесс измерения при сохранении высокой точности за счет обеспечения непрерывных колебаний температуры зеркала, при которых многократно выпадает конденсат только в жидкой фазе. Кроме того, схема гигирометра воспринимает только достаточно быстрое изменение потенциала в точке соединения резистора с детектором при выпадении и испарении конденсата, не реагируя на абсолютное значение потенциала этой. точки и его медленныеизменения при изменении параметров фотодетектора. Это позволяет обеспечить высокую стабильность показаний прибора и устранить необходимость первоначальной настройки его, а также исключить из схемы сложные устройства компенсации изменения параметров датчика гигрометра (равновесного моста с фоторезисторами) от813208 Формула изобретения Га Составитель А трова Текред А. Бойк Тираж 907 ИИПИ Государственного к по делам изобретений и 35, Москва, Ж - 35, Раушс ППП Патент, г, Ужгороурб ов Корректор В. БутяПодписное Редактор М. ПеЗаказ 288/51ВН ета С рытий на 6.,Про омито 1 ккаяд, ул 4/5 1130 лиал ная, 4 времени, изменения температуры, загрязнения зеркала, что также повышает стабильность работы гигрометра,Конденсационный гигрометр, содержа 1 ций охладитель с установленными на нем зеркалом и датчиком температуры, детектор конденсата с усилителем, выход которого связан с охладителем, и регистрирую 1 ций прибор, отличающийся тем, что, с целью повышенчя точности, в него дополнительно введены дифференцируюшее устройство и выпрямитель, последовательновключенные между детектором конденсатаи усилителем,5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Зайцев В. А. и др. Влажность воздухаи ее измерение. Л Гидрометеоиздат, 1974,с. 55 - 59.2. Авторское свидетельство СССР265500, кл. Сг 01 Х 21/50, 1970 (прототип).