Способ изготовления сорбционных электрических датчиков влажности газов

 

Изобретение относится к влагометрии и может использоваться при изготовлении сорбционных датчиков, имеющих уменьшенные отклонения рабочих характеристик от заданных, для чего на пластины плоского конденсатора, в котором помещены датчик и порошок (П) сорбента подают напряжение . После снятия напряжения псевдоожиженный П оседает на поверхность датчика , на которой частицы П закрепляют. I ил. to 05 о СХ) о 00

союз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G 01 N 27 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3896269/30-25 (22) 15,05.85 (46) 30.09.86. Бюл. № 36 (71) Ордена Трудового Красного Знамени агрофизический научно-исследовательский инсти гут ВАСХНИЛ (72) В. Н. Лазутин, О. В. Кульков и О. А. Мяздриков (53) 533.275 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 424058, кл. G 01 N 25/56, 1973.

Патент ФРГ № 2927634, кл. G 01 N 25/56, 1982.

„„SU„» 1260808 А1 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СОРБЦИОННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ ВЛАЖНОСТИ ГАЗОВ (57) Изобретение относится к влагометрии и может использоваться при изготовлении сорбционных датчиков, имеющих уменьшенные отклонения рабочих характеристик от заданных, для чего на пластины плоского конденсатора, в котором помещены датчик и порошок (П) сорбента подают напряжение. После снятия напряжения псевдоожиженный П оседает на поверхность датчика, на которой частицы П закрепляют. 1 ил.

1260808

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к влагометрии воздуха и газов и может быть применено в различных отраслях промышленности и научных исследованиях, в том числе сельском хозяйстве, метеорологии и т. п.

Цель изобретения — уменьшение отклонения рабочих характеристик, например сс:иротивлеиия, изготавливаемых датчиков влажности от заданных.

Способ изготовления сорбциоиных электрических датчиков влажности газов включает нанесение влагочувствительного вещества, представлякицего смесь; орбента и проводящих или иолуироводягцих части !., на подложку с электродами. В поле плоского конденсатора создают рабочую зону, ограниченную зонами с повышенной наиряженностьк1, помещают на нижнюю пластину в рабочей зоне датчик, вносят в эту зон » 110PolllÎK ДЛЯ noKPI»!THE-I, no(1310T H3ITPEIжение и после достижения установившегося состояния автоколебаний частиц исевдсожиженногo порошка в рабочей зоне напряжение снимают, датчик с осевшими частицами изьлекают из межэлектродного зазора и частицы фиксируют сорбентом Давление в рабочей зоне при псевдоожижении поддерживают такой величины, при которой электрическая напряженность между электродами достаточна для исевдоожижения частиц.

Поопера циоино способ осугцсс". 11л яют следующим образом.

Подложку с электродами вносят в межэлектродное пространство конденсатора и располагают на одном из электродов, создавая контакт с электродами датчика для получения эквипотенциальной поверхности.

В межэлектродну1о область вводят задаш!ую массу проводяи,их или полуироводящих частиц. Т13стицы вносят механически, или посредством электрических дозяторов. Затем на электро ы IluaHEOT заданное напряжение.

При подаче ня электроды разности потенциалов иа частицах возникает заряд и действует сил-, отрывающая их от нижнего электрода. 11ри условии Г-.)Е +mg, где Г. сН 13 1< KTPH»IecKQI пол Я, дейсTвУ»olll 3 sl на частицу (! =-! (Ъ,г); г — радиус частицы; напряжение на электродах); Р— cHë3 адгезии частицы; и1о — — вес частицы; обычно

F-. )и! р, частицы входят в режим явтоколебаний, образуя псевдоожижеину о гетерогенную систему. Строго определенная часть и:<, пропорциональная пл01цяди подложки датчика, находится над подложкой.

Эти Определенные масса и количество частиц осядут ня нее ири снятии напряжения, равномерно расположившись на поверхности датчика. В процессе нанесения частиц Н3 подложку важно обеспечить одинаковую плотность их расположения для того, чтобы сопротивление датчиков было одинаковым.

Профиль электродов оказывает влияние на фС

5о

5 ! о

l5

2о ря

Зо

35 î плотность распределения порошка по объему.

Есл!1 ис.вер

НЯ цЕНТрЯЛЪНЫИ ЭЛЕК рО»»,. Х! СЯМЫМ: ляж создак1т у кра.. электроця зону <. повыше 1.ой ия:1ряженностью .-ие10! рического исля Yl.îë профиля и длина 3;-порных <эи вь<бираетcs» из условия, -.; з!»! чяс .ицы Не покидали зону .!севдоо...же,;!я вследс.-вие соудя пений и т& нг, coH 1,3ë ьной составл як: UOEI отскока. Время псевдаожижения сказьп<яетcs» на суммарном количестве частиц, участвую»!цих в процессе автоколебаний и при достаточно длительном времени, вследствие соударений и других случайных процессов, часть из них может покинуть межэлектродное пространство. Время, необходимое для создания равномерной смеси. обычно не более нескольких секунд. 33 это время каждая частица несколько сот раз преодолевает межэлектродное пространство и занимает место, соответствующее ее механической и электрической энергиям, т. е. образуется устойчивая автоколебательная система всего ансамбля частиц. Кяк показываю! эксперименты, плотность распределения зависит от суммарной массы частиц, вводимых в псевдоожижение. Это справедливо д. >i масс, co .ä310ILEHK объем твердой фазы не более 0,5Я от объема области псевдоожижения. Для вещества с одинаковым дисперсным составом ири определенной массе порошка су:.1марное количество и плотность расположения частиц примерно одинаковы. Величину необходимой для этой операции массы порошка подбирают экспери»»IeHTаЛЬН0.

Принципиально имеется возможность измерять сопротивление между электродами непосредственно в процессе нанесения дисперсного материала на подложку или сразу после окончания.

Гак как электростгт: ческая сила, действуюгцяя на частицу, зависит от напряжения, то и суммарное количество частиц в зоне псевдоожидения и глотность осевших частиц будет зависеть от этой величины. Поэтому для получения минимального разброса приложенное напряжение

cгрог0 определенно. С уменl lllcнием радиуса частиц возрастает их адгезионное сцепление с-электродом, поэтому при обычных условиях

1260808

Формула изобретения

Составитель В. Екаев

Техред И. Верес Корректор В. Синицкая

Тираж 7.78 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор И. Сегляник

Заказ 5221/42 электросгатической силы недостаточно для введения всего ансамбля частиц в режим автоколебаний. Частицы размером менее мкм остаются на электродах конденсатора. Д. я повышения электростатической силы повышают давление газа в межэлектродном зазоре конденсатора. Так при повышении давления с 1 атм до 10 атм пробивная напряженность увеличивается с

2,5 кВ/ММ до 30 кВ/мм, а электростатическая сила, действующая на частицу, возрастает примерно в сто раз. Поэтому при этих условиях частицы размером менее 1 мкм входят в режим автоколебаний и участвуют в осаждении на датчик.

Для того, чтобы все количество псевдоожиженного порошка осело на датчик, можно его поверхность покрыть веществом с повышенной адгезией. В качестве такого вещества можно применить тонкий слой самого влагосорбирующего вегцества: ионнообменной смолы или другого полимера. При выдержке в электрическом поле в течение нескольких секунд все частицы равномерно осядут, вступив в адгезионное сцепление с этой пленкой. Затем напряжение снимают.

Подложку с электродами извлекают из межэлектродной области конденсатора и частицы, нанесенные на подложку, фиксируют каким-либо сорбентом, например ионнообменной смолой или другим органическим электролитом.

На чертеже представлена схема осуществления способа.

Профилированные электроды 1 и 2 соединены с источником высокого напряжения 3.

На нижнем электроде располагается подложка датчика влажности 4. Область 5, ограниченная цилиндром с образующими

АД, ВС и основаниями АВ и СД, является рабочей зоной, областью электродинамического псевдоожижения.

Пример 1. На нижний электрод конденсатора с межэлектродным расстоянием 1,0 см и объемом рабочей зоны псевдоожижения

l0 см помещают подложку датчика влажности. Вводят в рабочую зону, расположив на нижнем электроде вокруг датчика, навеску угольного порошка массой 7 мг. Подают напряжение 16 кВ. Через 2 — 3 с напряжение снимают, подложку с электродами извлекают и измеряют ее сопротивление. При такой массе псевдоожиженного порошка оно составляет величину 400 кОм. Затем датчик покрывают раствором ионообменной смолы — сульфоноволачного катионита и выдерживают от 3 ч до 4 ч при 150 С.

Далее на датчик методом окунания наносят защитную пленку, полученную разбавлением полимерного клея в ацетоне, и выдерживают при 100 С в течение 3 ч.

После этого датчик помещают в эксикатор над поверхностью дистиллированной воды, подводят к его электродам напряжение величиной 1 В, частотой 1000 Гц и выдерживают от 10 до 12 ч для стабилизации характеристики.

Способ изготовления сорбционных электрических датчиков влажности газов, включающий нанесение влагочувствительного вещества, представляющего смесь сорбента и проводящих или полупроводящих частиц, на подложку с электродами, отличающийся тем, что, с целью уменьшения отклонения рабочих характеристик изготавливаемых датчиков от заданных, в поле плоского конденсатора создают рабочую зону, ограниченную зонами с повышенной напряженностью, помещают на нижнюю пластину в рабочей зоне датчик, вносят в эту зону порошок для покрытия, подают напряжение и после достижения установившегося состояния автоколебаний частиц псевдоожиженного порошка в рабочей зоне напряжения снимают, датчик с осевшимrJ частицами извлекаюТ из межэлектродного зазора и частицы фиксируют сорбентом, при этом давление в рабочей зоне при псевдоожижении поддерживают такой величины, при которой электрическая напряженность между электродами достаточна для псевдоожижения частиц.