Устройство для измерения влажности газов и твердых тел

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<ш71 7690

Союз Советских

Социалистических

Республик

" а р -р,... — — ". (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 200677 (21) 2498312/18-25 с присоединением заявки Ио(51)М. Кл.

G 01 W 1/11

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 250280. Бюллетень No 7 ! (5З) УДК 551 ° 508. .7 (088. 8) Дата опубликования описания 27.0280.(72) Авторы изобретения

С. Н. Гершкович, В. A. Фетисов и A. A. Вершинин

1 (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

ГАЗОВ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения влажности воздуха и других газов, а также твердых материалов в широких диапа-. зонах влажности и температур. ,Известны гигрометры, содержащие два первичных датчика влажности pasных типов. Первый датчик содержит пьезоэлектрический элемент, имеющий ттигроскопическое покрытие. В кайестве второго датчика используется кон-, денсатор, диэлектриком которого яв- ляется проверяемая .газовая среда. .

Каждый из датчиков задает частоту одного из генераторов, выходные сигналы которых смешиваются в смесителе. где выделяется разность частот, кото- рая подводится к измерителю (1).

Недостатком данных устройств яв ляется низкая точность и узость диапазона рабочих температур.

Известно. также устройство для измерения влажности газов, которое содержит рабочий резонатор с плен- кой сорбента, нагреватель, опорный резонатор, рабочий и опорный генераторы, смеситель и преобразователь (21.

В известном устройстве преобразователь функционирует в.компенса ционном режиме. При увеличении из меряемой влажности в цепи прямого . преобразователя возникает сигнал в виде разностной частоты рабочего и опорного генераторов. Далее, в цепи обратной связи сигнал преобразуется в электрическую.мощность и с помощью нагревателя происходит нагрев как самого кварцевого резонатора, так и сорбента на его поверхности. При этом происходит десорбция, влаги с поверхности сорбента. При работе преобразователя в широком диапазоне влажности температура кварцевого резонатора различна, при малых влажностях близка к температуре анализируемой среды, при высоких — превышает ее на некоторую величину, зависящую от глубины обратной связи. Так, как температурно-частотные . характеристики кварцев различаются от образца к образцу., то возникает необходимость индивидуальной градуиров- ки преобразователей в широком диапазоне температур. При этом возникает необходимость составления индивидуальных номограмм, таблиц, графиков или введения поправок. При определенном значении измеряемой влажности первичный преобразователь

717690

Формула изобретения

55 находится в некотором гигротермодинамическом равновесии с анализируемой. средой. При изменении, скорости обдува преобразователя потоком анализируемой среды, термодинамическоз равновесие нарушается вследствие большего теплообмена кварцевого резонатора с нагревателем и потоком среды. Имеет место новый режим с тем-пературой, отличной от исходной. Гигродинамическое равновесие в диапазоне требуемых скоростей потока среды ат 0 до 5 м/сек, как показали иссле« дования, практически нэ изменяется.

Яо эа счет изменения температуры рабочего резонатора изменяется частота

его колебаний, т.е. возникает погреш» ность.

Цель предлагаемого изобретения— повышение точности измерения и рас-, ширение диапазона рабочих температур ° для этого;рабочий и опорный резо" .иаторы выполнены на одной пьезоэлектрической пластине и снабжены .общим нагревателем,. форма которого идентична форме обоих резонаторов.

На фиг. 1 представлена блок-схе.ма предлагаемого устройства; на фиг. 2 — показан общий вид первичнога преобразователя с резонаторами формы замочная скважина, на фиг. 3 - общий вид первичного преобразователя с рззонаторами, два электрода которых выполнены в форме змейки и одновременно выполняют роль нагревателя.

Устройство содержит первичный пьезосорбционнйй:преобразователь 1, рабочий генератор 2, опорный генератор 3, смеситель 4 и преобра-. зователь 5. Первичный пьезосорбциониый преобразователь 1 состоит из . нагревателя б, рабочего и опорного резонаторов; Йагреватель б, электроды 7 и 8 возбуждения рабочего и опорного резонаторов нанесены на пьезоэлектрическую пластину 9.

Поверхность электродов 7 возбуждения рабочего резонатора покрываются пленкой сорбента 10.

Устройство работает следующим образом.

При определенной влажности сорбент 10, нанесенный на электроды 7 рабочего резонатора, находится в естественном термогигрометрическом равновесии с окружающей средой. При изменении влажности изменяется количество сорбированной влаги, следовательно, изменяется масса электродов 7 возбуждения, что вызывает изменение резонансной частоты рабочего резонатора и частоты колебаний ра»бочего генератора 2. Электроды 8 возбуждения опорного резонатора включены в цепь опорного генератора 3 с фиксированной частотой. Сигналы генераторов подаются на смеситель 4, на выходе которого образуется разностная частота. Этот сигнал трансформируется с помощью преобразователя 5 в сигнал управления нагревателем. Нагреватель б, нанесенный непосредственно на поверхность пьезоэлектрической пластины 9 воздейст 5 вует на сорбент 10. Подогрев происходит до тех пор пока не произойдет частичная десорбция влаги, погло.щенной сорбентом 10, то есть пока первичный преобразователь 1 не воз20 вратится в состояние, близкое к заданному. Сигнал, поступающий на нагреватель 6, является и выходным сигналом устройства.

Предлагаемое устройство позволя25 ет исключить погрешность от переменного (в зависимости от измеряемой влажностй, скорости и температуры анализируемой среды) перегрева рабочего резонатора, по отношению к опорному. При этом точность измерений повышается примерно в 2 раза, диапазон рабочих температур расши ряется до значений -50... ;+ 60 С..

Устройство для измерения влажности газов и твердых тел, содержащее рабочий резонатор с плен.кой сорбента, нагреватель, опорный резонатор и измерительную схему, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения диапазона рабочих температур, в нем рабочий и опорный резонаторй выполнены на одной пьезоэлзктрической пластине и снабжены общим нагревателем, форма которого идентична форме резонаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании

9 1379716, кл; G 01 N опублик.

08.01.75.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 503171, кл. G 01 N 27/02, 1973.

Фиг. f

7 1D фиг. 2

7,sD

Фиг. У

Составитель A. Платова

Редактор В. Павлов Техред M.äÅT > Корректор M. Пожо

Заказ 9838/63 Тираж 468 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4