Сорбционный датчик влажности воздуха

 

СОРБЦИОННЫЙ ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА, содержащий изолированную подложку с электродами и влагочувствительным веществом, состоящим из сульфоноволачной ионообменной смолы, отличающийс я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, влагочувствительное вещество покрыто слоем .эпоксидно-новолачнЬй поливинилбутиральной композиции.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ONW

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4 (51!

ОПИСАНИК ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СЕЗИДЕТЕЛЬСТВУ

2 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2l) 3522856/24-25 (22) 16.12.82 (46) 15.02.85. Бюл. Р 6 (72) В.Н.Лазутин, Т.IO.Верхоглядова, О.В.Кульков,. О.Н.Попова и В.Г.Кар. козов (71) Агрофизический научно-исследовательский институт (53) 533.275(088.8) (56) 1.Берлинер М.A. Измерение влаж. ности. М., Энергия,1973, с.400.

2.Авторское свидетельство СССР

Р 381014, кл» (01 W 1/ll, 1972 (прототип).

> (54) (57) СОРБЦИОННЫИ ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА, содержащий изолированную подложку с электродами и влагочувствительным веществом, состоящим из сульфоноволачной ионообменной смолы, о т л и ч а. ю щ и й— с я тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, влагочувствительное вещество покрыто слоем .эпоксидно-новолачндй поливинилбутиральной композиции.

1140025

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению влажности газов, и может быть использовано в метеорологии, сельском хозяйстве, научных исследованиях, промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Известен датчик влажности, представляющий собой систему электродов, как минимум один из которых закреплен на диэлектрической подложке. Пространство между электродами заполнено гигроскопическим . веществом, сорбирующим влагу и изменяющим свои электрофизические параметры (1) . 15

Недостатком этого прибора является сложность в эксплуатации, низ-; кая надежность, трудности температурной компенсации.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является сорбционный датчик влажности воздуха, содержащий изолированную подложку с электродами и влагочувствительным веществом, состоящим из суль фоновоу. лачной ионообменной смолы (2J .

Основное назначение влагочувствительного вещества (ВВ) — преобразование влажности окружающего гаэа в изменение сопротивления датчика. ВВ сорбирует молекулы воды,которые вызывают диссоциацию ". носителей заряда. Поэтому включение компонентов, которые оказывают влияние на проводимость и способны каким-, то образом вызывать ее изменение без изменения влажности, крайне нежелательно. В известном устройстве в исходный раствор ВВ введено связующее — резольный клей, который, как показали эксперименты, вызывает 40 погрешность за счет гистерезиса,доходящую до значений свыше «+ 10Ъ при относительной влажности g =,40 — 50%.

Кроме того, резольный клей, являясь диэлектриком, ограничивает контакт

ВВ с электродами. При этом величина контакта может меняться во время хранения и эксплуатации. В смеси с клеем при получении тонких пленок, а именно такие целесообразно получать для уменьшения погрешности измерения, ВВ не полностью закрыто снаружи, что приводит к влиянию внешних факторов. При попадании капелЬ влаги на поверхность датчика либо в процессе конденсации, либо эа счет брызг ВВ размывается, что приводит к изменению характеристик или к выводу датчика иа строя.

Цель изобретения -. уменьшение погрешности измерения влажности воздуха.

Укаэанная цель достигается тем, что в сорбционном датчике влажности воздуха, содержащем изолированную подложку с электродами и 65 влагочувствительным веществом, состоящим из сульфоноволачной ионообменной смолы, влагочувствительное вещество покрыто слоем эпоксиднойоволачной поливинилбутиральной композиции

На чертеже изображено устройство.

Датчик представляет собой изолированную подложку l, на которой закреплены гребенчатые электроды 2 °

Сверху нанесено влагочувствительное.вещество 3, состоящее из сульфоноволачной ионообменной смолы, покрытое слоем эпоксидно-новолачной поливинилбутиральной композиции 4.

Молекулы воды диффундируют через тонкую пленку 4 и изменяют проводимость ВВ. В результате сопротивление между нанесенными на подлож-. ку 1 двумя электродами 2, т.е. сопротивление датчика, изменяется. Изменение сопротивления от влажности имеет вид, близкий к экспоненциальному.. Уменьшить погрешность измерения, как показали эксперименты, можно путем вывода связующего из состава ВВ и создания защитной пленки. Таким образом, пропитывают уже сформировавшийся слой ВВ раствором связующего и пленкообразующего вещества. При этом оно должно ;обладать гидрофобными свойствами для уменьшения влияния брызг и конденсата ° Вещество, из которого изготавливается пленка, должно обладать хорошими адгезионными свойствами, быть химически инертным по отношению к ВВ и растворителям. Перечисленным требованиям удовлетворяет связующее, полученное из раствора в ацетоне эпоксидно-новолачной поливинилбутиральной композиции,. используемой для производства влагостойкого пленочного клея. Это вещество обладает повышенной адгезией (7 q

Набухание катионита — сульфоноволачной ионообменной смолы (СНФ),используемой в качестве РВ, приводит к некоторому разрыхлению матричной структуры и внедрению в нее молекул композиции и растворителя.

Причем это внедрение после отверждения эпоксидно-новолачной поливинилбутирольной композиции обуславливает экранизацию гидрофильных групп катионаита СНФ вследствие образования простых эфирных связей с высокой энергией диссоциации и ориентацией углеводородных радикалов в сторону окружающей среды. Это наряду с влагостойкостью придает пленке термостабильность, стойкость

1140025

Составитель В.Екаев

Редактор К.Волощук Техред С.Легеза Корректор A.Îáðó÷àð

Заказ 255/33 Тираж, 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППН Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 к воздействию кислот и щелочей, растворителей и масел.

Разрыхление матрицы СНФ обеспечивает надежную адгезию защитного слоя с подложкой, так как при высокой влажности влагопоглощение доходит до 200% и BB представляет практически пленку воды, которая приводит к отслаиванию ВВ и защитного слоя. Кроме того, это позволяет сохранить характеристику датчика, поскольку увеличение поперечного сечения и уменьшения обменной емкости идут пропорционально. При термообработке СНФ и эпоксидно-новолачной поливинилбутиральной композиции не происходит выделения каких-либо газообразных летучих веществ,.способных сорбиреваться ионитом, вызывая уменьшение его обменной емкости, а также окисление электродов и самого ВВ.

При этом пары воды свободно проникают сквозь слой эпоксидно-новолачной поливинилбутиральной композиции (это показали неизменившиеся в результате нанесения покрытия,характеристики сопротивления в зависимости от относительной влажности),а проникновение воды в виде жидкости затруднено.. Эксперименты, проводимые с датчиками,показали, что при их кратковременном погружении в. воду на 1-2 с смещения характеристик сопротивления не наблюдалось. Более длительные погружения в воду на 15-20 с создавали смещение характеристик в высокоомную область, т.е. при длительных погружениях наблюдалось некоторое растворение и унос BB .сквозь

10 пленку. Кроме того, эта композиция обладает нейтральными свойствами и не вступает в реакцию с BB что подтвердили эксперименты, проводимые в течение длительного времени. Экс15 периментально проверялось отслаивание пленки от стеклянной поверхности при помещении последних в воду. Адгезионное сцепление, нарушаемое лишь при механическом контакте, оставалось в течение 48 ч, в то время как пленки, изготовленные, например, иэ резольного клея, набухали и отслаивались в течение нескольких секунд.

Предлагаемое изобретение позволит

25 улучшить характеристики измерителей влажности, необходиьаяе для проведения метереологических исследоварий, для увеличения выпуска сельскохозяйственной продукции и контроля атмосферы в различных областях народного хозяйства.