СЕНСОРНЫЙ КАБЕЛЬ-ДАТЧИК
SENSOR CABLE

Изобретение относится к сигнализационной технике, в частности к кабелям-датчикам, применяемым для контроля параметров окружающей среды в аварийных системах оповещения промышленных предприятий.
Из уровня техники известны конструкции термочувствительных кабелей-датчиков с металлическими оболочками и коаксиально расположенными жилами-электродами, отделенными от оболочки полупроводниковым термочувствительным наполнителем [Сучков В.Ф., Светлова В.И., Финкель Э.Э. /Жаростойкие кабели с минеральной изоляцией / Энергоатомиздат, 1984]. Такая конструкция приведена на фиг. 1. Недостатком такой конструкции кабеля-датчика является монофункциональность - контроль только одного параметра - температуры.
Ближайшим аналогом настоящего изобретения, по мнению заявителя, является датчик газа, известный из документа [Авторское свидетельство №1748506 (Цыганков В.Н, Подоляко В.В., Гориловская Н.Б., Лобанов В.Н.) 15.12.89]. Датчик позволяет фиксировать изменение влажности по электросопротивлению оксидного наполнителя коаксиальной ячейки, содержащей металлический корпус, электрод, расположенный внутри корпуса, и размещенный между ними наполнитель - газочувствительный поликристаллический оксидный материал.
Однако эта конструкция, имея линейные размеры в несколько сантиметров, не позволяет контролировать одновременно одним датчиком многометровые длины, площади и объемы, что усложняет систему сигнализации.
Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение линейных размеров контролируемых по влажности и температуре площадей и объемов технологических производств, а также возможность определения зоны изменения влажности.
Технический результат достигается тем, что в кабеле-датчике, содержащем металлические оболочки и жилы-электроды, разделенные оксидным наполнителем, внешняя и внутренние оболочки перфорированы, а наполнители выполнены из сенсорных материалов, изменяющих электросопротивление в зависимости от величины влажности.
3
2
6
2
6
2
4
На фиг. 2 показана конструкция предлагаемого в настоящем изобретении кабеля-датчика, в котором внешняя перфорированная металлическая оболочка (1) отделена от последующей (2) сенсорным наполнителем, представляющим собой один из двойных оксидов ZnTiO, ZnNbO, ZnTaO, ZnCrO. Влажность определяется по электросопротивлению между оболочками (1) и (2), а температура фиксируется по изменению электросопротивления между оболочкой (2) и жилой-электродом (3).
На фиг. 3 показаны зависимости: (а) изменение электросопротивления между оболочками (1) и (2) (при увеличении влажности электросопротивление уменьшается), (б) изменение электросопротивления между оболочкой (2) и жилой-электродом (3) при изменении температуры.
Для определения зоны (участка), в которой происходит изменение влажности (например, при прорывах трубопроводов пара или воды), кабель-датчик содержит несколько коаксиальных перфорированных оболочек - фиг. 4 (оболочки (1), (2), (3), (4)). Слои имеют разные длины газочувствительных сенсорных наполнителей ((6), (7), (8)) с учетом размеров контролируемых зон.
Оставшаяся часть длины объема слоев ((9), (10)) заполняется диэлектрическим порошком, практически неизменяющим электросопротивление при попадании паров (например, поликристаллами электротехнического периклаза), и на этих участках перфорация отсутствует.
3
2
6
2
6
2
4
Применение в качестве газочувствительных сенсорных наполнителей двойных оксидов ZnTiO, ZnNbO, ZnTaO, ZnCrO позволяет фиксировать изменение влажности от 0 до 100% при изменении электросопротивления слоев на 4-5 порядков.
При одновременных изменениях влажности и температуры для повышения точности оценки изменения влажности один из внутренних слоев сенсорного наполнителя располагается между сплошными (неперфорированными) оболочками. В этом случае анализатором сигналов учитывается температурная доля в суммарном изменении электросопротивления сенсорных слоев.
Участок кабеля-датчика, подвергшийся изменению влажности, может быть определен по изменению электросопротивления соответствующих коаксиальных слоев сенсорных наполнителей.
Значения температуры определяются по изменению электросопротивления слоя наполнителя, расположенного между жилой-электродом и сплошной внутренней оболочкой. В этом случае наполнитель может иметь положительный или отрицательный температурный коэффициент сопротивления и выполнен из оксидных полупроводниковых материалов, которые применяются в производствах терморезисторов и позисторов (Мэклин Э.Д. Терморезисторы - М. : Радио и связь, 1983. - 205 с; Медведев Ф. и др. / Керамические полупроводниковые нелинейные резисторы / Электроника. Наука. Технология. Бизнес / 2002, №6, с. 10-12).