Подогревной электролитический датчик влажности газов

 

ПОДОГРЕВНОЙ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ ГАЗОВ, содержащий находящиеся в контакте с влагочувствительным слоем два пучка неметаллических электродов, установленных вдоль оси термочувствительного элемента, причем электроды одного пучка уложены между электродами другого пучка, и расположенный поверх электродов чулочек из пористого токонепроводящего материала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности датшка , чулочек выполнен в виде баНдажной сетки, площадь нитей S и шаг h которой определяются зависимостями TpSa ; .. /т--- Э , ЛТ, Sd h (. l)b, где S площадь влагочувствительного элемента-, s,площадь . электродов; (Л 4 TOмаксимально допустимое отклонение температуры, измеряемой .термочувствительным элементом датчика, от температуры фазового равновесия; превышение (максимальное) дт, температуры .электродов и сетки над температурбй фазового равновесия; b толщина нити сетки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) G 01 N 25/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY CBVQETEllbCTBV лтрS а

Ьс сдт Бэ

1 = (S a- 1) Ь, с где S

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБ ЕТЕНИй И ОТНРЫТИй (21) 3595311/24-25 (22) 24.05.83 (46) 07.02.85, Бюл. ¹ 5 (72) Б..М.Áÿëèê, А,А,Жилинский, 10.Г.Завьялов, А.M.Ëèòâèíîâ и Т,А.Сатыр (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС и Опытный завод

Киевского института автоматики им. XXV съезда КПСС (53) 533,275 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР №- 696361, кл. G 01 М 25/56, 1975, 2. Авторское свидетельство СССР

N- 1022027,кл. 0 01 N 25/56,1981 (прототип). (54) (57) ПОДОГРЕВНОЙ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ ГАЗОВ, содержащий находящиеся в контакте с влагочувствительным слоем два пучка неметаллических электродов, установленных вдоль оси термочувствительного элемента, причем электроды одного пучка уложены между электродами другого пучка, и расположенный поверх электродов чулочек из пористого то„„Я0„„1138723 конепроводящего материала, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и точности датчика, чулочек выполнен в виде байдажной сетки, площадь нитей 5с и шаг h которой определяются зависимостями площадь влагочувствительного элемента; площадь. электродов; максимально допустимое отклонение температуры, измеряемой.термочувствитель" ным элементом датчика, от температуры фазового равно-. весия; превышение (максимальное) температуры .электродов и сетки над температурцй фазового равновесия; толщина нити сетки.

1138723

Ч (=- 1) Ь, -с где

S лТр йТ.

Т (I

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь. зовано для определения влажности в различных отраслях промьппленности и сельского хозяйства. 5

Известен подогревной электролитический первичный преобразователь влажности газов, у которого с целью повышения ресурса преобразователя электроды расположены внутри влагочувствительного слоя (ВЧС(. На каркас, внутри которого установлен термочувствительный элемент (ТЧЭ), надет тканевый чулочек, на который навиты электроды, покрытые тканевым чулочком 31(.

Однако данный датчик имеет большую инерционность и пониженную точность, Наиболее близким к изобретению является подогревной электролитический датчик влажности газов, содержащий находящиеся в контакте с ВЧС два пучка неметаллических электродов, установленные вдоль оси ТЧЭ, причем электроды одного иэ пучков уложены между электродами другого пучка, расположенный поверх электродов чулочек из пористого токонепроводящего материала { 2(. ЗО

Однако известное устройство не обладает достаточной точностью и надежностью в работе из-за плохого электрического контакта между электродами и ВЧС, а при наличии внешнего З5 чулочка точность снижается из-за несоответствия температуры ТЧЭ температуре ВЧС.

Целью изобретения является повышение надежности и точности датчика. 4О

Поставленная цель достигается тем, что вподогревном электролитическом датчике влажности газов, содержащем находящиеся в контакте с влагочувствительным слоем два пучка не- g5 металлических электродов, установленные вдоль оси термочувствительного элемента, причем электроды одного пучка уложены между электродами другого пучка,и расположенный поверх электродов чулочек из пористого токонепроводяшего материала, чулочек выполнен в виде бандажной сетки, площадь нитей. 5 и шаг h которой определяются зависимостями 55 . площадь влагочувствительного элемента ВЧЭ, площадь электродов, максимально допустимое отклонение температуры, измеряемой термочувствительным элементом датчика от температуры фазового равно .весия, превышение 1,максимальное) температуры электродов и сетки над температурой фазового равновесия толщина нити сетки.

В основу расчета шага бандажной сетки заложена максимально допустимая погрешность конкретного датчика, которая является функцией влияния температуры электродов и сетки на температуру фазового равновесия.

Температура Тр имеет площадь ВЧЭ датчика, не покрытая электродами и сеткой, т.е. S — S, где S(— суммарная площадь электродов и сетки, те ° =Sq+ с °

Площади ВЧЭ, покрытые электродами (S>) и сеткой (Яс), имеют температуру Т1 )Тр, Это обусловлено тем, что места соприкосновения электродов с ВЧС обладают повышенным электрическим сопротивлением.!

Из-за отсутствйя непосредственно-. го контакта с окружающей средой ТЧЭ датчика измеряет-усредненную температуру ВЧЭ датчика (Тр(), т,е, среднюю температуру электродов, сетки и части ВЧЭ, не покрытой электродами и сеткой.

Предварительные экспериментальные ( замеры температур Тр, T и Т проводятся на ВЧЭ с электродами из разных материалов (например, токопроводящей ткани ). Они показывают, что в области рабочих напряжений питания на всей рабочей поверхности ВЧЭ разность температур ДТр = Т(р-Т и0,4 С;

ЬТ = Т.-Т 1 С. р

Температура, измеряемая ТЧЭ датчика, находится из условия теплового баланса

Преобразовав уравнение (1), получаем уравнение для определения площади (2) где Tp " Т = ТР. !

Таким образом, площадь нитей сетки может быть вычислена по формуле

S = S -S = ††††- 5 (3)

dT 5д с 1 3 дТ 9

Из уравнения (3 1 видно, что площадь сетки пропорциональна заданной погрешности датчика.

Если рассмотреть продольное сечение датчика, то длина образующей ВЧС равна сумме и-ro числа толщин ниток (Ъ) и шага (й) сетки, т.е. 3 = (Ь +

+ h)n, площадь ВЧС

S, =ТО,t = ЗЭ(Ь+ h)> а площадь сетки с = Т(02

Следовательно, взяв отношение

Л02 и Ь д и считая, что диаметр витка сетки (02,) практически равен диаметру чулочка (ВЧС) 01, ь а

138723 4 рический контакт между электродами и ВЧС, повышает надежность работы датчика.

Следовательно -наличие сетки позволяет. увеличить точность и надежность работы датчика по отношению к известному датчику.

На фиг.1 изображен предлагаемый датчик на фиг.2 — разрез А-А на

10 фиг.1.

Подогревной электролитический датчик влажности газов содержит находящиеся в контакте с влагочувствитель.-. ным слоем 1 два пучка неметалличес15 ких электродов 2 и 3, установленных вдоль оси термочувствительного элемента 4, причем электроды одного из пучков уложены между электродами другого пучка. Поверх электродов

20 расположен чулочек из пористого токопроводящего материала, выполненный в виде бандажной сетки 5. Термочувствительный элемент 4 закреплен во втулке 6 с продольными прорезями.

25 Электроды выполнены из токопроводящей ткани, покрытой токопроводящим лаком. Прорези во втулке 6 пред" усматривают заданное количество электродов и их взаимное расположение. Выводы соединенных параллельно электродов 2 и аналогично соединенных электродов 3 подключены к источ нику переменного тока (24 Bl.

Бандажная сетка выполнена из преД35 варительно обработанной стеклоткани, площадь нитей S и шаг h сетки определяются зависимостями

Преобразовав это выражение, получаем формулу для определения шага сетки

h= (— -1) Ь

5з с (6) Таким образом, бандажная сетка с шагом, рассчитанным по формуле (6), в соответствии с заданным сечением пористого токонепроводящего материала, является элементом, накапливающим кристаллы гигроскопической соли увеличивающим ресурс датчика, не снижая точности, и не увеличивающим инерционность датчика благодаря сохранению оптимапьного тепловлагооб-,. мена ВЧС.

Кроме того, бандажная сетка, cosдавая надежный и равномерный элект4Т Sa

40 Яс У

IT(h=(-1) Ь

5 где S. — площадв влагочувствительного а

45 элемента, — площадь электродов; 4Т вЂ” максимальнсодопустимое от(P клонение температуры, изме ряемой термочувствительным элементом датчика от темпе ратуры фазового равновесия, ЬТ вЂ” превышение (максимальное) температуры электродов и сетки над температурой фа55 зового равновесия

Ь вЂ” толщина нити сетки.

Принцип работы датчика заключается в следующем.

1138723

Составитель В.Екаев

Техред С.Мигунова Корректор О.Билак

Редактор П.Коссей

Заказ 10680/34 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ 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

Переменный ток напряжением 24 В, подведенный к двум пучкам электродов датчика, пропитанного раствором гигроскопической соли, нагревают

ВЧС и автоматически поддерживают такую его температуру, при которой устанавливается фазовое равновесие системы пар — раствор- твердая соль.

Этa температура называется "равновесной" (ТР). В предлагаемом датчике ток проходит одновременно через два участвующих в работе ВЧС вЂ сетку, покрывающую электроды, и подложку, надетую на каркас. Это обеспечивает оседание большего количества раствора гигроскопической соли, а выбранные оптимальные размеры ячеек сетки не препятствуют влагообмену нижнего

ВЧС. Таким образом, наличие сетки увеличивает ресурс датчика, повышает его точность и надежность.

Изобретение позволяет значительно снизить стоимость датчиков влажности газов, улучшить их параметры, что улучшает управление и контроль параметров в системах микроклимата и соответственно,. повышает качество вьг пускаемой продукции.