Устройство для измерения влажности

 

Использование: аналитическое приборостроение . Сущность изобретения: устройство содержит измерительную цепочку из вакуумного кварцевого резонатора и емкостного датчика. Один вывод кварцевого резонатора соединен с потенциальным входом преобразователя эквивалентного сопротивления в элекрический сигнал, а другой, находясь в вакууме, соединен с его заземленным входом через емкость, образованную электродом кварцевого резонатора и диэлекриком, состоящим из вакуумного пространства, стеклянного баллона резонатора и воздушного зазора между баллоном и заземленным электродом, имеющим подстроечный элемент в форме кольца. Кольцо опоясывает вакуумный кварцевый резонатор на рассеянии 1-2 мм от стеклянного баллона или закрепленного на нем и регулирующего чувствительность устройства к влажности путем перемещения кольца вдоль стеклянного баллона кварцевого резонатора . 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s 6 01 N 27/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4915276/25 (22) 28,02.91 (46) 15.08.93. Бюл. 3Ф 30 (76) В.Е, Савченко и Л.К, Грибова (56) Берлинер 1У1.А. Измерение влажности, M.: Энергия, 1973, с. 35 — 36.

Авторское свидетельство СССР

М 321770; кл. G 01 и 27/22, 1971, (54) У СТ P О Й С Т В О ДЛ Я И 3 M Е Р Е Н И Я

ВЛАЖНОСТИ (57) Использование: аналитическое приборостроение. Сущность изобретения; устройство содержит измерительную цепочку из вакуумного кварцевого резонатора и емкостного датчика, Один вывод кварцевого резонатора соединен с потенциальным

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля влажности газообразных и жидких диэлектриков по изменению параметров емкостного датчика.

Целью изобретения является повышение точности измерения и быстродействия благодаря повышению чувствительности к влажности, обеспечиваемой при отсутствии в датчике влагочувствительного вещества.

На фиг. 1 и 2 приведены блок-схемы устройства для измерения влажности газообразных и жидких диэлектриков.

Устройство содержит вакуумный кварцевый резонатор 1 в стеклянном баллоне 2, помещенный в металлический сетчатый экран 3 в форме цилиндра с закрепленными в нем подстроечным электродом 4 в форме металлического кольца, который может перемещаться вдоль стеклянного баллона, например принимать положение 5, электрод 6,, Ж„, 1835072 АЗ входом преобразователя эквивалентного сопротивления в элекрический сигнал, а другой, находясь в вакууме, соединен с его заземленным входом через емкость, образованную электродом кварцевого резонатора и диэлекриком, состоящим из вакуумного пространства, стеклянного баллона резонатора и воздушного зазора между баллоном и заземленным электродом, имеющим подстроечный элемент в форме кольца, Кольцо опоясывает вакуумный кварцевый резонатор на рассоянии 1 — 2 мм от стеклянного баллона или закрепленного на нем и регулирующего чувствительность устройства к влажности путем перемещения кольца вдоль стеклянного баллона кварцевого резонатора. 3 ил, пьезоэлемента 7 находится в вакууме, электрод 8 пьезоэлемента подсоединен к потенциальному входу преобразователя эквивалентного активного сопротивления кварцевого резонатора в электрический сигнал 9 с указателем 10, Электрод 4 может быть закреплен непосредственно на стеклянном баллоне 2 кварцевого резонатора, как показано на фиг, 2. На фиг, 3 приведены характеристики преобразования устройства — зависимости эквивалентного активного сопротивления измерительной цепи от относительной влажности воздуха, Кривая 10 получена при верхнем положении подстроечного электрода 4 (фиг. 1), кривая 11 получена при нижнем положении подстроечного электрода 5 (фиг, 1).

Устройство работает следующим образом.

Измерительная цепочка, состоящая из вакуумного кварцевого резонатора 1 (фиг, 1, 1835072.2) и емкостного датчика. электродами которого являются металлизированный электрод б пьезоэлемента 7 и металлический сетчатый экран 3(фиг. 1) или электрод4(фиг.

2), помещается в контролируемую газообразную или жидкую среду, например, воздух или авиационное топливо.

Контролируемое вещество заполняет пространство в емкостном датчике, образованное экраном 3 (фиг, 1) и стеклянным баллоном 2 вакуумного кварцевого резонатора 1. При закреплении электрода 4 на стеклянном баллоне 2 (фиг, 2) контролируемое вещество контактирует с поверхностью стеклянного баллона 2 вакуумного кварцевого резонатора 1. Наличие в емкостном датчике вакуумного пространства внутри стеклянного баллона обеспечивает низкую емкость датчика, необходимую для возбуждения кварцевого резонатора на частоте параллельного резонанса. Подстройка на частоту параллельного резонанса осуществляется перемещением подстроечного электрода 4 вдоль стеклянного баллона 2 вакуумного кварцевого резонатора 1 (фиг, 1, 2). Чем бли>ке частота возбуждения кварцевого резонатора к частоте его параллельного резонанса, тем выше выходной параметр устройства — эквивалентное активное сопротивление измерительной цепи и чувствительность устройства к влажности, что подтверждается зависимостями 10, 11 (фиг.

3), Так, например, при нахождении подстроечного электоода в положении 5 (фиг, 1) чувствительность к влажности выше, особенно при низких влажностях (кривая 11 фиг, 3).

Изменение влажности контролируемого диэлектрика приводит к изменению эквива= лентного активного сопротивления измерительной цепи устройства, которое фиксируется указателем 10 преобразователя 9 (фиг, 1, 2), Шкала указателя 10 может быть отградуирована в процентах влажности контролируемого диэлектрика.

Устойчивая высокая чувствительность и линейная характеристика преобразования устройства наблюдается в диапазоне относительной влажности (50-100) (фиг. 3), При этой влажности на поверхности стеклянного баллона 2 кварцевого резонатора 1 образуются полимолекулярные островки адсорбированной влаги, имеющие сравнительно низкое сопротивление. Количество адсорбированной влаги при разной относительной влажности воздуха изменяется, изменяя сопротивление поверхности стекла, которое бесконтактно контролируется благодаря высокой чувствительности устройства, Прямолинейность характеристики преобразования датчика (фиг. 3) обеспечивает высокую точность контроля влажности газов в диапазоне(50 — 100) относительной влажности воздуха, в котором известные методы и устройства имеют нестабильные нелинейные характеристики.

В отличие от мономолекулярной адсорбции полимолекулярная адсорбция, имеющая меньшую энергию связи влаги с поверхностью, образуется и исчезает при изменении влажности практически мгновенно, обуславливая высокое быстродействие устройства, Отсутствие металлического

20 экрана 3 (фиг. 1) в устройстве, приведенном на фиг. 2, еще больше увеличивает его быстродействие, одновременно уменьшая габариты устройства.

Устройство может быть использовано

25 для контроля влажности воздуха в сушильных аппаратах текстильной промышленности, при климатических испытаниях изделий на влагоустойчивость или при выращивании овощей в теплицах для точного

30 поддержания климатических условий при высоких влажностях воздуха, а также для контроля влажности жидких диэлектриков, например, авиационного топлива, неорганических растворителей, масла и других

35 нефтепродуктов.

Формула изобретения

Устройство для измерения влажности газообразных и жидких диэлектриков, содержащее подключенную к преобраэовате40 лю активного сопротивления в электрической сигнал измерительную цепочку из емкостного датчика и кварцевог0 вакуумного резонатора с электродами в стеклянном баллоне, о т л и ч а ю щ е е с я

45 тем, что, с целью повышения точности изме. рения и быстродействия, оно снабжено охватывающим стеклянный баллон заземленным подстроечным электродом в виде кольца, закрепленным с возможно50 стью перемещения вдоль стеклянного баллона, а один иэ электродов резонатора подключен к потенциальному входу преобразователя.

18% l72

1835072

М бд 70 ЮУ 30 4 % фЬР. Л

Составитель Л. Грибова

Техред М, Моргентал Корректор И, Шмакова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 2713 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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