Конденсационный гигрометр

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДВТИТЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 840234 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.08.75 (21) 2162132/25 (51} М. Кл.а G01W1 11 с присоединением заявки J4— (23) Приоритет— (43) ОпублиКовано 25.12.76. Бнрллетень № 47 (53) У,О,К 536 421.3(0ЯЯ.Я) (46) Дата опубликования описания10.06.77

Гасудврстеенный комитет

Совета Миииатрав СССР ао делам иэоаретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

А. Б. Кот и Э. А. Афонюшкин (71) Заявитель Центральная высотная гидрометеорологическаяобсерватория (54) КОНДЕНСАЦИОННЫЙ ГИГРОМЕТР

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам, измеряющим влажность исследуемого газа по температуре точки росы.

Известны гидрометры сподогревными электрическими датчиками, основанные на зависимости максимальной упругости водяного пара над поверхностью насьпценного раствора гигроскопической соли, например, от температуры. Основная характеристика гигрометра связана с определенной температурой точки росы по кривой зависимости упругости водяного пара над поверхностью воды и насьпценного раствора Li Cl от температуры (1) .

Недостатком этих гигрометров являются гидратные переходы раствора хлористого лития при разных температурах и появление точек излома на кривых зависимости упругости водяного пара и насьпценного раствора хлористого лития от температуры, что приводит к ненадежной работе этих гигрометров.

Наиболее близким к предлагаемому является гигрометр точки росы, включающий в себя полупроводниковую термоэлектрическую батарею, систему фиксации росы, датчик температуры (2) .

В известном гигрометре точки росы для фиксации росы используют цельнометаллическое или выполненное нз другого материала с напыленной пленкой металла зеркальце, на котором при его охлаждении выпадает роса, а при нагревании она испаряется, причем оба эти состояния фиксируются оптической системой индикации, работающей на принципе отражения от поверхности зеркальца. Точность измерения такой системой индикации росы обусловлена состоянием поверхности зеркальца, т.е. степенью его загрязнения. Погрешность таких при10 боров сильно зависит от размеров зеркальца ввиду возникновения градиентов температур и неоднородности, в связи с этим, выпадения росы по поверхности зеркальца. Чувствительность этих гигрометров снижается при малой относительной

15 влажности.

Цель изобретения — повышение точности и надежности измерений исследуемого параметра газа с относительной влажностью от 0 до 98% в широком интервале температур.

g0 Для этого система фиксации росы выполнена на основе полупроводниковой структуры с р- и переходом.

На фиг. 1 изображена схема устройства лаборатор25 ного образца конденсационного гидрометра; на

540234 полярности тока в термоэлектрической батарее, нагрев полупроводниковой структуры и восстановление обратной ветви вольт-амперной характеристики др ее первоначального значения.

Относительная погрешность лабораторного гигрометра, измеренная в интервале относительной влажности от 5 до 98%, не превышала 2%. Такая относительно малая погрешность для лабораторного образца обусловлена возможностью очень точного момента выбора момента отсчета температуры точки росы, так как система фиксации росы в предложенном гигрометре чувствительна к молекулярному слою росы.

Предложенная конструкция гигрометра не имеет погрешностей, обусловленных загрязнением и размерами зеркальца в системе оптической иидика ции росы. Иццнкация постоянной толщины конденсата, контролируемой обратным током р-и-перехода, существенно повышает точность отсчета температуры точки росы. Гигрометр прост и надежен в работе.

Устройство состоит из полупроводниковой термоэлектрической батареи 1, на охлаждаемой (нагреваемой) поверхности которой расположена полупроводниковая структура 2 с обратно смещенным р-и переходом. Структура выполнена на тонкой диэлектрической подложке 3, например на ситале или окисном слое окисленного кремния. Для снижения теплового контактного сощютивления между подложкой с полупроводниковой структурой и поверхностью термоэлектрической батареи в контактное пространство введена высокотеплопроводная кремнеорганическая паста, например КПТ вЂ” 8. Тем пература в области р- и-перехода измеряется миниатю

HbIM термометром сопротивления 4 или термопарой медь-константан, проградуированными по пяти точкам в области положительных температур (температу ры плавления Ga 29,8 С, сплава Вуда 60,95 С, парафина 52 С, сплава Bi 36%, РЬ28%, Cd 6%, Hg 30 o 48 С и ицция 153 С; в точке 0 С) и в трех точках в области низких температур (температуры плавления MgSO4 25 — 3,9 С, ZnSO4 — 6,5 С, KCI — 11,1 С).

Принцип действия гигрометра заключается в следующем, При определенной полярности тока, текущего через батарею, начинает охлаждаться ее рабочая поверхность, на которой расположена полу- ЗО проводниковая структура с обратно смещенным р-и-переходом. Величину обратного смещения вырабатывают перед областью загиба обратной ветви вольт- амперной характеристики, Выпадение росы в зоне р-и-перехода приводит к увеличению обратно- ЗБ го тока. В момент изменения обратного тока р-иперехода, например, в десять раз (выбор точки отсчета зависит от градуировки прибора) происходит отсчет температуры, которая и является температурой точки росы. Затем происходит изменение фиг. 2 показана зависимость обратного тока р-ы перехода от толщины слоя росы (точкой d обозначен слой росы, после которого поисходит насыщение тока.) Формула изобретения

Конденсационный гигрометр, содержащiж полупроводниковую термоэлектрическую батарею, систему фиксации росы, датчик температуры, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений исследуемого параметра газа с относительной влажностью от 0 до

98% в широком интервале температур, система фиксации росы выполнена на основе полупроводниковой структуры с р-п-переходом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Берлинер М.А., "Измерение влажности", М., Энергия, 1973 г. стр, 249.

2. Авторское свидетельство У 2655Щ1, 3L, Кл G 01 W 1/11, 1968 r. (прототип) .

540234 фигЛ

3(ми а) 500 з0

Фиг.2

Составитель Л. Платова

Техред М. Ликович

Редактор Р. Кисилева

KoPPe Ð H 3оло @ я

Заказ 165/35

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Н роектная,4

Тираж 719 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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