Устройство для измерения влажности

 

0 682854

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТО 1- СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респувлик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.03.?7 (21) 24G?337/I 8-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.08.79. Вктллетеиь № 32 (45) Дата опубликования описания 30.08.79 (51) М. Кл.-" б OIW I/11

1осударствеииый комитет (53) УДК 551.508.7 (088.8) А0 девам изооретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

А. Г. Смагин и Б. Г. Мильштейн (71) Заяипсль

Всесоюзный заочный инженерно-строительный институт (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к гигрометрам сорбционного типа, и может быть использовано в различных областях гидрометеорологии как сорбцноииый детектор (для измерения концентрации примесей н контролируемой среде) .

Известны устройсз ва для измерения влажности, содержащие кристалл пьезокварца, покрытый гигроскопической пленкой (1). Эти устройства недостаточно точны.

Ближашиим техническим решением к предложенному является устройство для измерения влажности, содержащее опорный резонатор и влагочувствительный элемент, представляющий собой кварцевую пластину с адсорбирующим покрытием (2).

Это устройство также имеет невысокую точность, так как характер изменений параметрон и . арпевых пластин нлагочувстнительного элемента и опорного резонатора различен как с течением времени, так и ири изменении температуры.

Цель изобретения — повышение точности как ири кратковременных, так и при долговременных измерениях влажности путем исключения влияния на показания устройства изменений температуры и исключения влияния адсорбирующей пленки на стабильность колебаний кварцевой пластины.

Цель достигается тем, что в предложенном устройстве для измерения влажносги

5 кварцевыс пластины опорного резонатора и нлагочунствительного элемента выполнены с кристаллографической ориентацией

yxl/+35 21 120", причем адсорбирующее покрытие расположено в ниде кольца нокl0 pyr электродов влагочунстнительного элеме|па. Кварцевые пластины с такой кристаллографичсской ориентацией и геометрией имеют на кривой температурно-частотной характеристики (ТЧХ) пологий учас .> ток, которому соотнетствует в интервале температур 0 — 40 C среднее значение

ТКЧ = 2 10 в град — .

Плоско-выпуклая форма влагочувствительного элемента в сочетании с нозбуж20 дснием на 5-й гармонике обеспечивает локализацию зоны активных колебаний в центре пластины. Поэтому адсорбирующес влагу покрытие кольцевой формы почти не снижает добротность влагочувствительного

2;> элемента и стабильность колебаний возбуждающего его кварцевого генератора существенно повышается, что также увеличивает точность измерений влажности.

На фиг. 1 изображена структурная схс00 ма устройства для измерения влажностц.

682854

Фиг. 1

Вла! 0 вствителш!ый J ew Hl ll опорный резонатор возбуждакг!.ся независимыми генераторами 1 и 2, сигналы с которых подаются на балансный смеситель 3. Сигналы резонансной частоты подаются на усилитель 4 низкой частоты и умножитсль 5.

Сигнал с умножителя подается на блок 6 счета электрических импульсов. Пары влаги, поглощснныс адсорбирующим покрьпием влагочувствительного элемента, измсня-! от частоту его колебаний. Соответственно пропорционально массе присоединенной влаги изменяется и разностная частота устройства. Так как адсорбирующие свойства покрытия зависят от относительной влажности газа, то по изменению разностной частоты устройства можно судить о величине относительной влажности.

На фиг. 2 показана геометрия влагочувствительного элемента и форма адсорбирукгщего влагу покрытия.

На фиг. 3 привсдены ТЧХ кварцевых пластин различной о,>ие!пации, исследованных ири выборе оптимальной кристаллографической ориентации.

Для определения оптимального среза кварцевых пластин с пологой ТЧХ была изготовлена партия пластин с углами среза !!х!/-f 35 20 +5" с шагом ио углу, равным (ио 2 — 3 пластины каждой ориентации) и нослс пробных измерений !партия пластин с углами ср<за iä//+35"21 i-1" е тем ж шагом ио углу {но 4 — 5 пластин каждой ориентации). Точность ориентации пластин иа рснтгенометре составляла 20". При изготовлеши! иьсзоэлсмс!пов проводится жесткий иооисрацнон!и !й ко!проль угла срез!!, При распиловке блочным способом контурные погрешности ис иревьпиали 5", Угол среза контролировался ио всей плоскости заготовок в пяти точках. При шлифовке и полировке проводился индивидуальный контроль плоскостности и перекоса сферы относительно базовой плоскости кварцевой пластины.

Влагочувствительиые элементы устройства, изготовленные из полученных таким образом кварцевых пластин, не реагировали на изменение температуры, окружающей среды. При нанесении адсорбирующсго влагу покрытия в виде кольца вокруг металлической пленки возбуждающих электро5 дов вносимое затухание колебаний кварцевой пластины было м!гнимально (уменьшение добротности не превышает 10%) и за счет этого стабильность колебаний генератора, возбужда!ощего влагочувствитсльц! ный элемент, возросла.

Предлагаемая кристаллографическая ориентация кварцевых пластин устройства для измерения влажности, высокая идецTilníoeTü и!!рамстров кварцевых пластин

1, влагочувс!нитель!!ого элемента и опорного резонатора, а также кольцевая форма адсорбирующего влагу покрытия позволили существенно повысить !очность измерений.

Экономичность процесса измерений также

20 существенно повышается, так как малый

ТКЧ и идентичность параметров кварцевых пластин позволяют проводить измерения влажности без fepìoñòàònðoâàínÿ влагочувствитсльиого элсме!па и опорного ре25 зонатора.

Формула изобретения

Устройство для измерения влажности, 30 содержащее опорный резонатор и влагочувствитсльный элемент, представляющий собой кварцевую„ пластину с адсорбирующим покрытием и электродами, отл и ч а-! о !и с с с я тем, что, с цс.!ью повышения точ;35 ности измерений, кварцевые пластины опорного резонатора и влагочувствительного эл McHTB выполнены с кристаллографической ориентацией ух//+35 21 :Е20", причем адсорбирую!цее покрытие расположе40 но в виде кольца вокруг электродов влагочувствительного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. King W. Н. Research — Development, и 1969, April, р. 28 — 34.

2. У. Г. Кинг. «Влажность», т. 1. Принципы и методы измерения влажности в газах.

Л., Гидрометеоиздат, 1967, с, 496.

Составитель А. Платова

Корректор О. Данншева

Редактор Т. Орловскаа

Заказ 201ЭД2 Иэд. М 516 Тираж 477 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и, открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаа наб., д. 4/5

Типпер nàéçnà nn t .snvunas 2