ГИГРОМЕТР
HYDRODEIK

Изобретение относится к технике измерения влажности газов. Преимущественная область использования - прецизионное измерение влажности газов по точке росы.
Известны гигрометры, содержащие измерительное зеркало, датчик температуры, детектор точки росы, охладитель и контрольно-измерительные приборы (см., например, /1/).
Недостаток этих гигрометров заключается в том, что в процессе охлаждения измерительного зеркала неизбежно возникают переменные перепады температуры между датчиком температуры, установленным в теле измерительного зеркала, и поверхностью имерительного зеркала. Это обусловлено тем, что анализируемый газ, омывающий контролируемую поверхность охлаждаемого измерительного зеркала, имеет температуру выше температуры охладителя. В результате этого измерительное зеркало оказывается одновременно под воздействием повышенной температуры со стороны анализируемого газа и пониженной температуры со стороны охладителя. Поэтому температура поверхности измерительного зеркала в момент образования на ней росы может отличаться от температуры, измеренной в этот момент датчиком температуры, на несколько градусов /2/.
Известен гигрометр, содержащий измерительное зеркало, датчик температуры в виде термопары, детектор точки росы, охладитель и контрольно-измерительные приборы /3/, принятый за прототип.
В данном гигрометре измерительное зеркало выполнено в виде торцевых поверхностей металлических проволок, установленных в металлическом основании. При этом по крайней мере одна пара металлических проволок выполнена из различных металлов в виде термопары, а охлаждение измерительного зеркала осуществляется посредством дросселирования анализируемого сжатого газа. Его недостаток заключается в следующем. Периферийные металлические проволоки контактируют с металическим основанием, а образованные ими дроссельные каналы отличаются от центральных. Поэтому в процессе охлаждения измерительного зеркала путем дросселирования анализируемого сжатого газа возникают перепады температуры, что приводит к существенным погрешностям в измерениях точки росы. Кроме того, этот гигрометр позволяет измерять точку росы только при высоком давлении анализируемого газа, что ограничивает область его применения.
Результатом настоящего изобретения являются повышение точности измерений точки росы газов.
Указанный результат достигается тем, что в гигрометре, содержащем измерительное зеркало, датчик температуры в виде термопары, детектор точки росы, охладитель и контрольно-измерительные приборы, измерительное зеркало и термопара выполнены в виде биметаллической пластины с зеркальной поверхностью, установленной в контакте с охладителем, а ее компенсационные выводы выполнены на противоположных концах.
Отличительные от прототипа признаки изобретения заключаются в том, что контролируемая поверхность измерительного зеркала выполнена непосредственно на поверхности биметаллической пластины, представляющей собой термопару, а ее компенсационные выводы расположены на противоположных концах. В этом случае перепады температуры, возникающие на контролируемой поверхности измерительного зеркала, воспринимаются термопарой (биметаллической пластиной), что влечет за собой соответствующие изменения выходного сигнала. В результате этого достигается существенное повышение точности измерений точки росы газа.
Вариант практической реализации предлагаемого изобретения иллюстрируется чертежом, на котором показан гигрометр в разрезе.
Гигрометр включает корпус 1, смотровое стекло 2, измерительное зеркало 3, биметаллическую пластину 4, компенсационные выводы 5, 6, охладитель 7, теплоизоляцию 8, источник световых лучей 9, приемник световых лучей 10, манометр 11, расходомер 12 и клапаны 13, 14.
Измерительное зеркало 3 выполнено в виде зеркальной поверхности на биметаллической пластине 4, представляющей собой термопару, изготовленную, например, путем нанесения на константановую фольгу покрытия из меди. На медное покрытие нанесен слой никеля или хрома. Компенсационные выводы 5, 6 (от медного покрытия и константановой фольги) выполнены на противоположных концах биметаллической пластины 4, которая второй поверхностью контактирует с охладителем 7 и теплоизолирована от корпуса 1 теплоизоляцией 8. В качестве охладителя 7 может быть использована, например, термобатарея. Источник световых лучей 9, измерительное зеркало 3, термопара в виде биметаллической пластины 4 и приемник световых лучей 10 представляют собой детектор точки росы. Контроль состояния измерительного зеркала 3 производится через смотровое стекло 2.
Гигрометр работает следующим образом. Вначале включают детектор точки росы, при этом световой поток от источника световых лучей 9 направляется на контролируемую поверхность измерительного зеркала 3. При отсутствии на измерительном зеркале 3 росы световые лучи отражаются и параллельным пучком поступают в приемник световых лучей 10, вызывая в электрической цепи детектора точки росы (на чертеже не показано) максимальный сигнал. Затем открывают клапаны 13, 14 и пропускают анализируемый газ через внутреннюю полость корпуса 1, которая является измерительной камерой, с необходимым расходом при требуемом давлении. Контроль осуществляется соответственно по расходомеру 12 и манометру 11. Одновременно с этим включают охладитель 7, в результате чего биметаллическая пластина 4 с измерительным зеркалом 3 начинает охлаждаться. При образовании на измерительном зеркале 3 росы световые лучи отражаются от его поверхности диффузно и световой поток, поступающий в приемник световых лучей 10, скачкообразно уменьшается, вызывая резкое уменьшение сигнала в цепи детектора точки росы. Температура, измеренная в этот момент с помощью биметаллической пластины 4 (термопары), имеющей малую толщину, с высокой точностью соответствует точке росы анализируемого газа, так как измерительное зеркало 3 является поверхностью биметаллической пластины. В результате этого достигается повышение точности измерений точки росы газа по сравнению с прототипом. Кроме того, в случае установки за расходомером 12 побудителя расхода газа (на чертеже не показано) предлагаемый гигрометр позволяет измерять с высокой точностью и точку росы разреженных газов, что существенно расширяет область его применения.
Источники информации
1. М.А.Берлинер. Измерение влажности. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Энергия, 1973, с.230.
2. В.А.Зайцев, А.А.Ледохович, Г.Т.Никандрова. Влажность воздуха и ее измерение. - Л.: Гидрометеоиздат, 1974, с.93.
3. Гигрометр. Патент РФ №1827610, G01N 25/68. Опубл. 15.07.93. Бюл. №26.