Конденсационный гигрометр

 

Изобретение относится к технике измерения. Конденсационный гигрометр включает измерительную камеру, охладитель, источник световых лучей, приемник световых лучей, датчик температуры, магистраль входа газа с клапаном, магистраль выхода газа с манометром, экран и световод. Экран выполнен с отверстием и с рабочими цилиндрическими поверхностями. Световод размещен в трубке, герметично соединенной с защитным стеклом, представляющими собой устройство для выхода световых лучей, установленное в отверстии экрана. Технический результат - повышение точности. 2 ил.

Изобретение относится к технике измерения влажности газов методом точки росы. Преимущественная область использования - прецизионное измерение точки росы сжатых газов.

Известен конденсационный гигрометр, содержащий измерительную камеру - холодопровод в виде полого цилиндра, внутренняя поверхность которого является конденсационным зеркалом, с каналами для входа и выхода газа, охладитель, источник и приемник световых лучей, приборы контроля температуры, давления и расхода, который снабжен диафрагмой (см. /1/).

Недостаток этого конденсационного гигрометра заключается в том, что диафрагма, установленная перед источником световых лучей для исключения прямой засветки приемника световых лучей, поглощает много световой энергии, снижая тем самым эффективность его работы.

Известен конденсационный гигрометр, содержащий измерительную камеру - холодопровод в виде полого цилиндра, внутренняя поверхность которого является конденсационным зеркалом, с каналами для входа и выхода газа, охладитель, источник и приемник световых лучей, отражательный экран, выполненный в виде цилиндра с конической частью, направленный к источнику световых лучей, приборы контроля температуры, давления и расхода (см. /2/).

Недостатком данного конденсационного гигрометра является наличие дополнительного перепада температур между поверхностью конденсационного зеркала и анализируемым газом вследствие того что при его работе анализируемый газ контактирует не только с охлаждаемым конденсационным зеркалом, но и с отражательным экраном, прикрепленным к не охлаждаемой ("теплой") части конденсационного гигрометра. Кроме того, в приемник световых лучей попадает световой поток сравнительно большой интенсивности. В то же время изменение интенсивности светового потока, отражаемого от конденсационного зеркала в начальный момент образования на нем росы, мало, и на фоне большого сигнала это изменение очень трудно определить. В результате этого погрешность измерения точки росы газа существенно увеличивается.

Известен конденсационный гигрометр, содержащий измерительную камеру - холодопровод в виде полого цилиндра, внутренняя поверхность которого является конденсационным зеркалом, с каналами для входа и выхода газа, охладитель, источник и приемник световых лучей, приборы контроля температуры, давления и расхода, конический отражатель с обтекателем, установленным на основании конического отражателя, который принят за прототип.

В прототипе реализуется возможность уменьшения перепада температур между поверхностью конденсационного зеркала и анализируемым газом. В то же время, как и в /2/, фактически необходимо определять малое изменение большой величины, что является существенным недостатком.

Результатом настоящего изобретения является повышение точности измерений точки росы газов.

Указанный результат достигается тем, что конденсационный гигрометр, содержащий измерительную камеру - холодопровод в виде полого цилиндра, внутренняя поверхность которого является конденсационным зеркалом, с каналами для входа и выхода газа, охладитель, источник и приемник световых лучей, приборы контроля температуры, давления и расхода, снабжен расположенным внутри измерительной камеры экраном с отверстием и рабочими цилиндрическими поверхностями, одна из которых - внутренняя рабочая поверхность - выполнена поглощающей световые лучи, а другая - наружная рабочая поверхность - выполнена отражающей световые лучи, при этом экран соединен с источником световых лучей световодом, устройство для выхода световых лучей которого расположено в отверстии экрана.

Отличительные от прототипа признаки изобретения заключаются в том, что предлагаемый конденсационный гигрометр снабжен расположенным внутри измерительной камеры экраном с отверстием и с рабочими цилиндрическими поверхностями, одна из которых - внутренняя рабочая поверхность - выполнена поглощающей световые лучи, а другая - наружная рабочая поверхность - выполнена отражающей световые лучи, при этом экран соединен с источником световых лучей световодом, устройство для выхода световых лучей которого расположено в отверстии экрана.

Вариант практической реализации предлагаемого изобретения иллюстрируется чертежом, на котором показан конденсационный гигрометр в разрезе (фиг.1) и его сечение (фиг.2).

Конденсационный гигрометр (см. фиг.1) включает измерительную камеру - холодопровод 1, охладитель 2, источник световых лучей 3, приемник световых лучей 4, датчик температуры 5, магистраль входа газа 6 с клапаном 7, магистраль выхода газа 8 с манометром 9, клапаном 10 и расходомером 11, экран 12 и световод 13. Измерительная камера - холодопровод 1 выполнена в виде полого цилиндра, внутренняя поверхность которого является конденсационным зеркалом и соединена с обоймами 14, 15 с помощью теплоизоляционных прокладок 16, 17. В обойме 14 с каналом для входа газа 18 установлено защитное стекло 19 и приемник световых лучей 4. Обойма 15 с каналом для выхода газа 20 выполнена с полированной внутренней поверхностью (для отражения световых лучей), которая может иметь различные конфигурации, например в виде внутренней поверхности цилиндрического стакана (см. фиг.1), в виде рефлектора и т.п. Внутри измерительной камеры - холодопровода 1 установлен экран 12 с отверстием и рабочими цилиндрическими поверхностями, одна из которых - внутренняя рабочая поверхность 21 (см. фиг.2) - выполнена поглощающей световые лучи, а другая - наружная рабочая поверхность 22 - выполнена отражающей световые лучи, и световод 13, соединенный с источником световых лучей 3. Экран 12 может быть установлен с наклоном по отношений к оси измерительной камеры - холодопровода 1, при котором обеспечивается попадание световых лучей, отраженных от конденсационного зеркала, на его внутреннюю рабочую поверхность 21, например, под углом 15°. Отверстие в экране 12 может быть смещено по отношению к его центру вдоль образующей. Световод 13 размещен в трубке 23, например металлической, герметично соединенной с защитным стеклом 24, представляющими собой устройство для выхода световых лучей, установленное в отверстии экрана 12.

Конденсационный гигрометр работает следующим образом. Анализируемый газ по магистрали входа газа 6 подается в измерительную камеру - холодопровод 1, обтекая поверхность конденсационного зеркала. Световые лучи, исходящие от источника световых лучей 3, по световоду 13 направляются в устройство для выхода световых лучей и затем на поверхность конденсационного зеркала под экраном 12. Отражаясь от конденсационного зеркала, световые лучи поглощаются внутренней рабочей поверхностью 21 экрана 12 и в приемник световых лучей 4 практически не попадают. В результате этого при отсутствии росы на поверхности конденсационного зеркала в цепи детектора точки росы (на фиг.1 не показано) сигнал отсутствует.

При образовании на поверхности конденсационного зеркала росы происходит диффузное отражение световых лучей, которые попадают в приемник световых лучей 4, вызывая скачкообразное появление сигнала в цепи детектора точки росы. Этот сигнал принимается за точку росы анализируемого газа и соответствует температуре конденсационного зеркала, измеренной в этот момент. При этом полированная внутренняя поверхность обоймы 15 позволяет усилить эффект попадания световых лучей в приемник световых лучей 4.

По сравнению с прототипом предлагаемый конденсационный гигрометр позволяет существенно повысить точность измерений точки росы газов. Так, например, при отсутствии росы на конденсационном зеркале световые лучи, исходящие от источника световых лучей 3, практически полностью поглощаются (при двухкратном отражении от внутренней рабочей поверхности 21 экрана 12 с поглощательной способностью световых лучей более 0,9 интенсивность светового потока уменьшается до долей процента). В то же время при образовании на конденсационном зеркале росы возникает диффузное отражение световых лучей, которые, попадая в приемник световых лучей 4, вызывают существенное увеличение сигнала в цепи детектора точки росы. Таким образом, в отличие от прототипа отсутствие фона большого сигнала позволяет повысить точность измерений точки росы газов.

Экономический эффект, ожидаемый от использования предлагаемого конденсационного гигрометра, определить на данной стадии разработки не представляется возможным.

Источники информации

1. Конденсационный гигрометр. А.с. СССР №488126, кл. G 01 N 25/56, 1975.

2. Гигрометр точки росы. Патент РФ №1681218, кл. G 01 N 25/68, 1991.

3. Конденсационный гигрометр. Патент РФ №2112964, кл. G 01 N 25/56, G 01 N 25/68, 1998.

Формула изобретения

Конденсационный гигрометр, содержащий измерительную камеру - холодопровод в виде полого цилиндра, внутренняя поверхность которого является конденсационным зеркалом, с каналами для входа и выхода газа, охладитель, источник и приемник световых лучей, приборы контроля температуры, давления и расхода, отличающийся тем, что он снабжен расположенным внутри измерительной камеры экраном с отверстием и с рабочими цилиндрическими поверхностями, одна из которых - внутренняя рабочая поверхность выполнена поглощающей световые лучи, а другая - наружная рабочая поверхность выполнена отражающей световые лучи, при этом экран соединен с источником световых лучей световодом, устройство для выхода световых лучей которого расположено в отверстии экрана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2