Способ измерения влажности

 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к влагометрии воздуха и газов. Способ позволяет повысить точность измерения за счет снижения -воздействия внешних факторов. О влажности судят по магнитному сопротивлению или индуктивности системы, в которой магнитопровод содержит магнитные частйгда, размещенные в набухающем сорбенте . 1 ил. (Л с to Ot) о ч| vl

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gg 4 G 01 N 19/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3848746/30-25 (22) 28.01.85 (46) 30.09.86. Бюп. № 36 (71) Ордена Трудового Красного Знаме; ни агрофизический научно-исследовательский институт (72) В.Н.Лазутин (53) 533.275(088.8) (56) Патент США ¹ 4337658, кл. G 01 N 19/10, 1982.

Патент Японии ¹ 56-34817, кл. G 01 N 19/10, 1981.

„,Я0„„1260771 А 1 (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ (57) Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к влагометрии воздуха и газов. Способ позволяет повысить точность измерения за счет снижения воздействия внешних факторов. О влажности судят по магнитному сопротивлению или индуктивности системы, в которой магнитопровод содержит магнитные частицы, размещенные в набухающем сорбенте. 1 ил.

12б 0771,Изобретение относится к измерительной технике, а именно к влагоиетрии воздуха и газов, и может быть применено в различньгх отраслях промьппленности и научных исследованиях, в том числе в сельском хозяйстве и метеорологии.

Целью изобретения является снижение воздействия внешних факторов на датчик при работе с газами, содержащими примеси, и тем самым повышение точности измерения.

Способ измерения влажности заключается в определении изменения электрофизических характеристик влагочувствительного слоя, выполненного

s виде набухающего сорбента, содержащего равномерно распределенные частицы, при изменении расстояния между которыми изменяются электрофизические характеристики сорбента частицы выполняют из ферро- или ферримагнетика.

Под воздействием влаги, сорбируемой, например, на ионите, последний набухает и изменяет свои размеры.

Это, в свою очередь, вызывает изменение расстояния между частицами ферро- или ферримагнетика. В резуль тате изготовленный из такой смеси магнитопровод обладает свойством изменять свои магнитное сопротивление и индуктивность.

При нахождении такого магнитопровода в магнитном поле индуктивности индуктивность всей системы в целом будет определяться влажностью смеси.

Чем более влажным будет сорбент, тем ,меньшей индуктивностью и магнитным сопротивлением будет облацать система, т.е. о влажности судят по магнитному сопротивлению или индуктивности.

При использовании индуктивности с магнитопроводом в качестве элемента электронного генератора частота переменного напряжения, генерируемая на нем, будет также зависеть от влажности среды, в гигротермическом равновесии с которой будет находиться такой магнитопровод. С увеличением влажности частота будет возрастать.

Преимущества частотного выхода с первичного преобразователя для передачи информации и преобразования в цифровую или аналоговую величины общеизвестны. Для ликвидации температурной погрешности используют обьгчные мето5

201 малые габариты и вес. Так катушка с магнитопроводом может быть диаметром 1-2 мм и высотой 2-3 мм с количеством витков не более 10.

Зб

55 ды: подключения загерметизированной, например, в стеклянную оболочку, ин- дуктивности.к другому генератору и измерение разностной частоты и созда-! ния посредством терморезистора температурно-зависимой обратной связи.

Чтобы датчик имел максимальную чувствительность, необходимо, чтобы сорбент обладал способностью к набуханию. Вследствие того, что это эЛемент измерительной цепи, это свойство должно быть стабильно во времени и не зависеть от внешних факторов.

Наиболее перспективными для этой цели являются ионообменные смолы, некоторые полимеры и вещества животного происхождения: волос, кожа и г.д.

Датчик, конструктивно выполненный по этому принципу, выгодно отличают

На-чертеже показан датчик для осуществления способа.

Датчик состоит из подложки-корпуса 1, катушки 2, влагочувствительного вещества (ВВ) 3, защитной обо" лочки 4. Защитная оболочка закрывает катугпку от контакта с ВВ для предотвращения коррозии. ВВ сплошным слоем покрывает каркас, непосредственно индуктивность и защитную оболочку над индуктивностью и обеспечивает замыкание силовых линий в собственном объеме. Такое покрытие позволяет получить максимальную чувствительность датчика.

Пример 1. На каркас диаметром 3 мм намотана катушка с количеством витков, равным 40. Катушка и каркас покрыты слоем сорбента толщиной 50 мкм, изготовленного из смеси сульфоноволачного катиона и порошка „ -окиси железа. 40 иг порошка были размещены в исходном растворе катиона и доведены добавлением рас1гвора до жидкого пастообразного состояния. Затем раствор с помощью кисточки. был нанесен на катушку с каркасом. Сушка производилась при Т = о

50 С. Индуктивность такой системы

-f равна 61, О 10 Гн. С помощью измерио теля индуктивностей и частотомера была снята зависимость частоты при изменении индуктивности от влажности. Сравнительные испытания с сорбционными электрическими датчиками

1260771

Составитель В.Екаев

Редактор А,Долинич Техред М.Ходанич Корректор В.Бутяга.Заказ 5220/41 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по.делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5.Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 показали, что при опрыскивании дат.— чиков 0,1 н. раствором NaC1 характеристика предлагаемого датчика осталась на прежнем уровне (в пределах погрешности эксперимента), а характеристика электрического сорбционного резистивного типа стала более низкоомная (примерно на 157).

П р .и м е р 2. ВВ представляет смесь ионообменной смолы и порошка 10 феррита NiZn полученного растворением в ацетоне магнитной пленки.

Количество витков 110, индуктивность

700 10 Гн. Датчик находился в тече8 ние нескольких суток в гигротерми — 15 ческом равновесии с влажной почвой.

Ухода характеристики после просушки обнаружено не было.

На датчик такого типа практически не оказывают влияния выпадение 20 конденсата, наличие в воздухе пыли.

Это позволяет снизить требования к защите датчика, что естественно положитЕльно сказывается на его быстродействии. 25

Измерение частотной характеристики показало, что в области высокой влажности (диапазон 95 — 1007 — конденсатвода) изменение частоты происходит особенно резко. Кроме того, ионы вещества, попадающие «а сорбент, практически «е оказывают воздействия на микромеханические изменения объема влагочувствительного магнитопровода и его эквивалентную магнитную проницаемость. Поэтому данный способ измерения и датчик «а его основе можно использовать для определения влажности дисперсных материалов и почв.

Формула изобретения

Способ измерения влажности, заключающийся в определении изменения электрофизических характеристик влагочувствительного слоя, выполненного в виде набухающего сорбента, содержащего равномерно распределенные частицы, при изменении расстояния между которыми изменяются электрофизические характеристики сорбента, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, частицы, содержащиеся в сорбенте, выполняют из ферро- или ферримагнетика, при этом определяют индуктивность или магнитное сопротивление, по величине которых судят о влажности.