Гигрометр точки росы

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ Х

РЕСПУБЛИК (19) (11) 2 А1 (51) 4 Г О! N 21/81

KF(rid}Afar ) 1}

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3996101/24-25 (22) 29.12.85 (46) 07.02.88. Бюл. № 5 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт источников тока (72). С.Н. Зеленин и А.Д. Разговоров (53) 535.24(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 315999, кл. G 01 N 25/66, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 773434, кл. G 0 1 N 25/66, 1980 ° (54)(57) ГИГРОМЕТР ТОЧКИ РОСЫ, содержащий осветитель, оптически связанный с фотоприемником через элемент многократного нарушенного полного внутреннего отражения (МНПВО) с нанесенным на его поверхность датчиком температуры, охладитель, находящийся в тепловом контакте с элементом МНПВО, а также электронную систему у-правления и индикации точки росы, соединенную с осветителем, фотоприемником, датчиком температуры и охладителем, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерения, осветитель выполнен в виде двухлучевой оптической системы со считывающим лучом с длиной волны Э, и опорным лучом с длиной волны h, при этом длина волны 7} соответствует длине волны характеристического поглощения воды, а элемент MHIIBO выполнен из материала с селективной прозрачностью в области выбранных длин волн (} )(такой, что выполняется соотношение

b. h h} — h, причем угол(p ввода и вывода излучения в элемент МНПВО связан с длиной волны h,, считывающего луча и коэффициентом преломления и материала элемента МНПВО соотношением . г

sin (I} =(---) + n где (} — расчетная

4}1 3

3 глубина проникновения считывающего луча в пленку росы на поверхности элемента МНПВО, 137222

Изобретение относится к области нлагометрии и может быть использовано для измерения влажности атмосферного воздуха 11 газов промышленных устаВ нонок.

Цель изобретения — повышение точности и надежности измерений.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого устройства. 10

Гигрометр содержит днухлучевой осветитель 1, датчик 2 температуры, н11несенн1111 íà поверхность элемента

3 многократного нарушенного полного внутреннего отражения (МНПВО), фото- 1 приемники 4. В состав устройства входит также электронная система упранления и индикации точки росы, включающая электронный коммутатор 6, триггер

6, синхронизатор 7, индикатор 8 тем- 2О пературы точки росы и управляемый блок 9 питания. Элемент МНПВО находится н тепловом контакте с охладителем 10.

Гигрометр точки росы функционирует следующим образом.

После включения охладителя 10 охлаждается элемент МНПВО 3, через который поочередно согласно команде, подаваемой синхронизатором 7, прохо- Зб дят лучи света от осветителя 1. При достижении температуры (измеряемой датчиком 2), соответствующей температуре точки росы при данных условиях измерения, на поверхности элемента

МНПВО выпадает конденсат, что сразу сказывается на интенсивности прошедшего через элемент Г1НПЬО считывающего луча света (на опорный луч света влага не влияет), резко изменяя соот- 40 ношение световых потоков опорного и считынакщего лучей. Это изменение фиксируется триггером 6, получающим сигнал н дифференциальной форме с электронного коммутатора 5, на кото- 45 рый, н свою очередь, сигнал поступает с фотоприемника 4. Согласование работы электронного коммутатора с очередностью включения светодиодов осуществляется синхронизатором 7. Триг- бб

rep 6 выдает команду на индикатор 8 температуры, где фиксируется температура точки росы н данный момент времени, а вторую команду подает на блок

9 питания, который прекращает электро- 55 питание охладителя 10, Элемент NHIIBO начинает нагреваться до тех пор, пока конденсат на поверхности его не испарится, после чего триггер возвращается в исходное состояние и процесс измерения повторяется.

В устройстве не требуется тарировочных операций по эталонной влажности перед каждым актом измерения, так как влажность газов определяется расчетным путем или графически по температуре точки росы, намеренной датчиком температуры, нанесенным на поверхность элемента МНПВО, Введение селективного излучения в области характеристического поглощения воды в эталонный метод определения влажности по точке росы позволяет существенно повысить точность и надежность измерения, так как считывающий луч реагирует лишь на присутствие влаги на поверхности элемента МНПВО и не реагирует на примеси, могущие сконденсироваться или высадиться из исследуемого газа при охлаждении этой ловерхности. Это позволяет предлагаемым устройством измерять влажность не только воздуха, но и промышленных газов и их смесей.

Осветитель может быть выполнен с длинами волн Э, = 1,94 мкм,. что соответствует. характеристическому поглощению воды, и с A = 1,77 мкм.

Длина волны 7, связана с коэффициентом преломления материала элемента

МНПВО соотношением, приведенным в формуле изобретения. Это соотношение позволяет определить углы ввода и вывода излучения в элемент Г1НПВО, при которых обеспечивается оптимальное взаимодействие излучения с пленкой воды на поверхности элемента МНПВО.

Например, у оптического стекла марки

ИЕС1 полоса пропускания излучения находится в области длин волн от 1,2 до 2, 1 мкм, где есть максимум характеристического поглощения воды, При этом угол ввода и вынода излучения в элемент МНПВО определяется из приведенного в формуле выражения, где глубина проникновения считывающего луча в пленку росы на поверхности элемента МНПВО принимается равной 0,5-1,0 мкм, что обеспечивает устойчивое взаимодействие излучения с объектом измерения (пленкой влаги).