КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ

КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ
Полезная модель относится к измерению влажности газа кулонометрическим методом, в частности, для измерения содержания влажности в твердых материалах, например, в диоксиде урана.
Вьщеление воды из материала преимущественно основано на его нагревании и определении количества электричества, израсходованного на разложение выделенной воды путем электролиза.
Известен кулонометрический датчик влажности газа ( Берлинер М. А. Измерение влажности., 1973 г, стр. 291), который представляет собой трубку, например из стекла, снабженную входным и выходным отверстием, на внутренней поверхности которой по винтовой линии расположены два разнесенных платиновых электрода покрытых пленкой фосфорного ангидрида.
Вода поглощается пленкой и тут же электролизуется до водорода и кислорода в соответствии со схемой:
НгО + РзОз - НРОз
НРОз  Нз + 1/2 О2 + Р2О5
Недостаток кулонометрического датчика заключается в том, что напряжение на рабочий электрод подается периодически, через равные промежутки времени не зависимо от количества поступившей воды, что приводит к проскоку не зафиксированной влаги и потере чувствительности датчика.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является влагомер по патенту США JVfe 3823082, 1974 г, МПК G 01 N 27/40 для определения малых количеств воды во влагосодержащих источниках, в
МКИО 01 N27/40
частности, в твердых материалах. Влагомер содержит электролитическую ячейку, выполненную в виде полости с входными и выходными отверстиями, которая содержит пару разнесенных электродов, покрытых гигроскопическим материалом, средства освобождения влаги и доставки в полость ячейки, источники сухого и влажного газа связанного с электролитической ячейкой, средства, соединяющие ячейку с источником тока для создания напряжения на электродах ячейки с целью электролиза воды, систему двух газовых клапанов для чередования поступления влажного и сухого газов в ячейку, механизм регулирования в первом и втором канале с целью поочередного направления в ячейку влажного и сухого газов.
Недостатком известного влагомера является сложность констрз щии так как для достижения определения малых количеств воды, влагомер содержит большое количество элементов автоматики, работа которых направлена на повышение чувствительности кулонометрического датчика в целом, путем попеременной подачи увлажненного и сухого газов в полость электролитической ячейки, находящейся под напряжением, а также недостатком данного технического решения является то, что момент времени переключения для поочередного направления влажного и сухого газов в ячейку и момент периодического отключения, через определенные промежутки времени источника тока устанавливается путем подбора времени в результате длительной калибровки прибора.
Задачей полезной модели является повышение чувствительности кулонометрического датчика и упрощение конструкции.
Поставленная задача достигается тем, что в полость кулонометрического датчика влажности, содержащем корпус с закрепленными в нем электродами и гигроскопическое вещество, дополнительно введен следящий измерительный электрод, определяющий момент времени подачи напряжения на основной измерительный электрод после соответствующего накопления на нем влаги.
Указанная совокупность признаков является существенной для достижения поставленной задачи, так как введение в полость кулонометрического датчика дополнительного электрода, расположенного за первым рабочим электродом, позволяет использовать датчик в следящем автоматическом режиме, определяющим момент времени накопления влаги первым рабочим электродом и момент времени включения источника тока подвергающего электролизу водяные пары образовавшиеся на первом рабочем электроде.
На фигуре представлена схема предлагаемого кулонометрического датчика влажности.
Датчик состоит из измерительного электрода 1, дополнительного отслеживающего электрода 2, общего электрода 3, расположенных по винтовой линии стеклянной трубки 4.
Схема включения кулонометрического датчика содержит: измерительные резисторы R 1, R2, Кз, компаратор А1, диод Д, резистор R4, транзистор VT, резистор R5, исполнительное реле К1, коммутирующий контакт К 1.1.
Схема измерения количества электричества, пошедшего на электролиз воды, содержит: резистор R6, интегратор А2, конденсатор С, резистор R7.
Кулонометрический датчик работает следующим образом.
Исследуемый газ постзшает на вход влагочувствительного элемента и наполняет влагой сорбирующую пленку обесточенного электрода 1, так как исполнительный контакт К 1.1 компаратора А1 разомкнут.
По мере накопления влаги первым электродом, избыток ее начнет поступать в зону следящего, дополнительно введенного электрода 2. В результате в цепи появится ток J2, при достижении сигнала UBX, равного ивх2, установленного резистором R5, откроется ключ VT и сработает реле К1 в момент времени t2. В результате рабочий электрод окажется под напряжением.
В этот момент общий ток электролиза влагочувствительного элемента будет равным Тобщ  Ji + J2 и будет фиксироваться интегратором тока А2.
Способ накопления влаги с последующим разложением током электролиза делается для того, чтобы ток электролиза был большим для уверенной регистрации, при этом на измерительном резисторе Кз ток электролиза создаст падение напряжения и на входе интегратора А2, появится входное напряжение ивхЗ, а скорость изменения ивых напряжения будет пропорциональна напряжению ивхЗ и обратно пропорциональна постоянной времени T
При этом на выходе интегратора
ивых 1/R1C UBxdt,
где выходное напряжение пропорционально величине количеству электричества пошедшего на электролиз воды, а следовательно и влажности измеряемого образца.