ГИГРОМЕТР
HYGROMETER

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и предназначено для измерений объемной доли влаги (ОДВ) в газах.
Для измерения ОДВ в газах широкое распространение получили кулонометрические гигрометры. Относительная простота и высокая надежность способствовали их массовому внедрению в промышленность.
Для измерения ОДВ в этих гигрометрах используется кулонометрическая ячейка, содержащая геликоидально намотанные платиновые или родиевые спирали (электроды), размещенные на внутренней поверхности толстостенной стеклянной трубки и частично в ней утоплены. Трубка одновременно является и корпусом ячейки. Слой гигроскопичного вещества, активно поглощающий влагу из проходящего по трубке газа, наносится на внутреннюю поверхность трубки. Под воздействием поданного на электроды постоянного напряжения происходит электролиз поглощенной влаги.
Номинальная статическая характеристика преобразования кулонометрической ячейки определяется по формуле:
-1
где В - ОДВ, соответствующая току кулонометрической ячейки по номинальной статической характеристике преобразования, млн;
7,479 - коэффициент, обусловленный выбором единиц измерения,
I - ток кулонометрической ячейки, мкА;
H
3
Q - номинальный расход газа через кулонометрическую ячейку, см/мин.
H
В настоящее время серийно выпускается кулонометрический гигрометр БАЙКАЛ-МК, предназначенный для измерения объемной доли влаги в азоте, воздухе, углекислом газе, водороде и в инертных газах, который прошел испытания с целью утверждения типа и внесен в Госреестр средств измерений РФ под №36201-07. Конструктивно гигрометр состоит из блока измерений, предназначенного для измерения тока электролиза кулонометрической ячейки и датчика, газовая схема которого предназначена для поддержания номинального расхода (Q) анализируемого газа через кулонометрическую ячейку. При смене анализируемого газа в датчике гигрометра предусмотрена возможность ручной настройки номинального расхода газа через кулонометрическую ячейку.
Ранее серийно выпускался кулонометрический гигрометр Баргузин-2, предназначенный для измерения объемной доли влаги в воздухе, азоте, кислороде, водороде, гелии и неоне, газовая схема которого для поддержания номинального расхода анализируемого газа имела ручной переключатель на каждый из анализируемых газов, перечисленных выше.
Из известных кулонометрических гигрометров, наиболее близких по технической сущности к подаваемой заявке, является гигрометр, описанный в заявке на изобретение RU №2009127238 от 14.07.2009. Этот кулонометрический гигрометр имеет кулонометрическую ячейку, источник питания, стабилизатор расхода газа.
Недостатком данного способа является отсутствие автоматического режима установки расхода анализируемого газа через кулонометрическую ячейку гигрометра при смене анализируемого газа.
Целью настоящего изобретения является введение автоматического режима установки расхода анализируемого газа через кулонометрическую ячейку гигрометра при смене анализируемого газа.
Поставленная цель достигается тем, что в кулонометрический гигрометр, содержащий кулонометрическую ячейку, источник питания, измеритель тока электролиза, стабилизатор расхода газа, между штуцерами которого "Вых" (выход) и "О" (опорное давление) подключены параллельные цепи из последовательно соединенных пневмосопротивления и электромагнитного клапана, введена дополнительная цепь, подключенная к штуцеру "Вых" стабилизатора расхода газа из последовательно соединенных элементов: пневмосопротивления СПП4, электромагнитного клапана КЛ4, пневмоемкости 5 и электромагнитного клапана КЛ5, к пневмоемкости подключен измеритель давления 6 с электрическим выходом, который подключен к блоку комбинированному 7, управляющим электромагнитными клапанами.
Введение этой цепи дает возможность определить, какой анализируемый газ подан на вход гигрометра.
Определение основывается на измерении времени заполнения через постоянное пневмосопротивление пневмоемкости анализируемым газом до заданного значения давления. Так, время заполнения гелием будет намного меньше, чем время заполнения аргоном, т.к. у них разная плотность.
Задание заданного значения давления в пневмоемкости, измерение времени заполнения до заданного значения давления анализируемым газом в пневмоемкости и управление всеми клапанами осуществляется в блоке комбинированном.
На чертеже представлена блок-схема кулонометрического гигрометра с автоматическими режимом установки расхода анализируемого газа через кулонометрическую ячейку гигрометра.
Кулонометрический гигрометр содержит кулонометрическую ячейку 1, источник питания 2, измеритель тока 3, стабилизатор расхода анализируемого газа 4, между штуцерами которого "Вых" (выход) и "О" (опорное давление) подключены параллельные цепи из последовательно соединенного пневмосопротивления и электромагнитного клапана - это СПП1, КЛ1; СПП2, КЛ2; СПП3, КЛ3; к штуцеру "Вых" стабилизатора расхода газа подключена цепь из последовательно соединенных элементов: пневмосопротивления СПП4, клапана электромагнитного КЛ4, пневмоемкости 5 и электромагнитного клапана КЛ5, к пневмоемкости подключен измеритель давления с электрическим выходом 6, который подключен к блоку комбинированному 7.
Гигрометр работает следующим образом. После включения электрического питания гигрометра с блока комбинированного поступает электрический сигнал включения электромагнитного клапана КЛ5, а остальные клапаны остаются закрытыми. Это необходимо для того, чтобы в пневмоемкости было такое же давление, как и на выходном штуцере "О" (опорное давление) стабилизатора расхода. После подачи анализируемого газа и достижения давления на штуцере "Вых" (выход) электромагнитный клапан КЛ5 закрывается, а открывается электромагнитный клапан КЛ4, с этого момента начинается отсчет времени заполнения пневмоемкости анализируемым газом до заданного значения, измерение давления в пневмоемкости проводится с помощью измерителя давления с электрическим выходом.
По достижении заданного значения давления в пневмоемкости и измеренному времени заполнения пневмоемкости анализируемым газом в блоке комбинированном вырабатывается сигнал на включение электромагнитного клапана одной из параллельных цепей последовательно соединенного пневмосопротивления и электромагнитного клапана, соответствующей данному анализируемому газу.
При смене анализируемого газа, подаваемого в гигрометр, на штуцере "Вых" стабилизатора расхода газа давление обязательно будет равно или нулю или будет скачок изменения давления. Это изменение давления с помощью электрического сигнала измерителя давления передается в блок комбинированный, в котором вырабатываются сигналы на закрытие клапанов КЛ1…КЛ4 и открытие КЛ5, затем с блока комбинированного подаются сигнал на закрытие КЛ5 и сигнал на открытие КЛ4, начинается отсчет времени заполнения пневмоемкости до заданного значения анализируемым газом.