Оптомолекулярный гигрометр

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспубликпо делам изобретений и открытвЯ(54) ОПТОМОЛЕКУЛЯРНЬЙ ГИГРОМЕТР Изобретение относится к влагометрии и может быть использовано дляизмерения относительной влажностив качестве селективного датчика ионного и газового состава среды.Известны гигрометры для измерения относительной влажности, содержащие в качестве основных элементовисточник света, фотоприемник и чувствительный к влажности элемент, способный изменять окраску в зависимости от влажности среды 11 .Однако из-за потерь на отражениеизвестные устройства имеют недостаточные чувствительность и быстродействие,Наиболее близким техническим решением к изобретению является оптомолекулярный гигрометр, содержащийдатчик, состоящий из последовательно расположенных малоинерционногоисточника света, влагочувствительного элемента, приемного фотоэлемента и электронный блок с блоком питания источника света и регистратором (2 .Недостатком этого устройства является инерционность, так как ввидумалой интенсивности источника света,светодиода) и потери света при диффузном отражении от влагочувствительного элемента необходим защитныйэкран, замедляющий процессы обмена влагой и снижак)щий быстродействие. Кроме того, используемый в качестве регистратора простой компаратор, сравнивающий сигналы основного и опорного каналов, не дает надежного выделения полезного сигнала на 5фазе засветки.Целью изобретения является увеличение быстродействия оптомолекулярного гигрометра.Для достижения указанной цели в 20известном оптомолекулярном гигромет"ре, содержащем датчик, состоящий изпоследовательно расположенных малоинерционного источника света, вла 8815885 1 О 15 20 25 30 формула изобретения 35 40 45 50 55 гочувствительного элемента, приемного фотоэлемента, и электронный блокс блоком питания источника света ирегистратором, влагочувствительныйэлемент выполнен в виде цилиндра сконусообразным торцом, обращенный кисточнику света, а регистратор снабжен синхронным детектором.На чертеже приведена принципиальная схема оптомолекулярного гигрометра.Схема оптомолекулярного гигрометра содержит датчик 1 и электронныйблок 2. Датчик состоит из корпуса3, малоинерционного источника света4, расположенного у конусообразноготорца влагочувствительного элемента5, покрытого влагочувствительным слоем 6, У противоположного торца световода,размещен приемный фотоэлемент 7, Электронный блок гигрометравключает в себя блок питания 8, синхронный детектор 9 и регистратор 10.Цилиндрический влагочувствительный элемент (световод) 5 выполнениз сшитого дивинилбензолом полистирола, поверхность которого представляет собой тонкий (5-10 мкм) катионообменный слой в Со -форме, полученный путем синтеза ионообменныхматериалов.Гигрометр работает следующим образом.Импульсы света от источника 4,соединенного с блоком питания импульсного напряжения 8, за счет полного внутреннего отражения от высокочувствительного слоя 6 попадаютна приемный фотоэлемент 7. Импульсытока приемного фотоэлемента, следующие с частотой импульсов света источника 4, регистрируются синхронным детектором 9 и вызывают в регистраторе 10 ток, пропорциональный амплитуде импульсов. Амплитуда импульсов тока приемного фотоэлемента определяется амплитудой импульсов источника 4 и поглощением света во влагочувствительном слое 6, которое, в свою очередь, зависит от влажности внешней среды, контактирующей с этим слоем. Таким образом, показания регистратора 10 зависят от влажности внешней среды. Внешняя засветка, попадающая на приемный фотоэлемент 7., определяется синхронным детектором и не влияет на показания регистратора 10. Выполнение влагочувствительного элемента 5 в виде цилиндрас конусообразным торцом позволяетболее эффективно использовать свет,испускаемый источником, так как формирование луча полного внутреннегоотражения ИБО) происходит не наплоской поверхности, на которой значительная часть света теряется, ана конусной. Уменьшение потерь светапозволяет увеличить длину влагочувствительного элемента н при сохранениитой же чувствительности уменьшитьтолщину влагочувствительного слоя,так как процессы водообмена в слоеидут диффузионным путем, то толщинаслоя существенно определяет быстродействие (время отклика г - 1 ф, где 1толщина влагочувствительного слоя).Уменьшение толщины влагочувствительного слоя в 1,5 раза приводит куменьшению времени релаксации этогослоя более чем в 2 раза.Оптомолекулярный гигрометр обладает высокой чувствительностью во всемдиапазоне влажностей от 0,1 до 10 ОХф упогрешность измерений не вьппе 1 Х,время отклика не превышает 10 с.Использование изобретения позволяет увеличить быстродействие гигрометров более чем в 6 раэ при высокой чувствительности измерений относительной влажности,Оптомолекулярный гигрометр, содержащий датчик, состоящий из последовательно расположенных малоинерционного источника света, влагочувствительного элемента, приемного фотоэлемента, и электронный блок с блоком питания источника света и регистратором, о т л и ч а ю щ и й с я, тем , что, с целью увеличения быстродействия, влагочувствительный элемент выполнен в виде цилиндра с конусообразным торцом, обращенным к источнику света, а регистратор снабжен синхронным детектором. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент С 1 ПА 11 3557619,кл. 6,01 й 21/22, опублик. 1971.2. Авторское свидетельство СССРУ 561896, кл, С 01 й 21/10, 1977