Гигрометр

 

" 565236

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сокзэ Советских. Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20.11.74 (21) 2077186/25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.07.77. Бюллетень № 26 (45) Дата опубликования описания 20.10.77 (51) М. Кл. G 01N 21/48

Гасударственный камитет

Совета Миииотраа СССР аа делам изобретений и открытий (53) УДК 543.275.1 (088.8) (72) Авторы изобретения Н, С. Лидоренко, Б. В. Авдеев, В. Я. Бартенев, С. H. Зеленин, С. П. Козуб и

К. Х. Урусов (71) Заявитель (54) ГИГРОМЕТР

Изобретение относится к технике измерения влажностей, а именно к измерителям, служащим для определения преимущественно малой (менее 1%) влажности ряда сред: газовой, масляной и т. д. Оно может быть применено, в частности, для контроля за влажностными параметрами газовых сред при различных технологических процессах, для определения влажности трансформаторного масла.

В конструкциях известных гигрометров реализован принцип, основанный на способности некоторых твердых материалов изменять свою окраску и коэффициент отражения от влагосодержания. Так, известны гигрометры, в которых применяются: гипс или керами ка, изменяющие свой коэффициент отражения в зависимости от влагосодержания (1).

Твердый пористый материал, пропитанный пикриновой кислотой (2); визуальное наблюдение окраски CuSO4 и сульфокатионита в

СО + — форме (3 и 4).

Основными .недостатками перечисленных аналогов является их низкая чувствительность, особенно в области малых влажностей, плохое разрешение вследствие незначительности изменения коэффициента диффузного отражения от влажности, низкая стабильность показаний во времени и от датчика к датчику за счет изменения степени дисперс2 ности и наличия примесей. Визуальное считывание в гигрометрах (3) и (4) включает ошибки оператора и не дает возможности применения таких гигрометров в системах автоматического контроля.

Ближайшим тектоническим решением к предлагаемому изобретению является гигрометр, состоящий из источника света, влагочувствительного элемента и фотоэлемента (5). О

10 влажности внешней ореды судят по показаниям вторичного прибора, связанного с фотоэлементом. В качестве влагочувствительного элемента используется бумага, пропитанная

СоС1 .

15 Однако этот гигрометр отличается низкой чувствительностью, связанной с тем, что используется немонохроматический источник света и свет от источника к фотоэлементу проходит через влагочувствительный элемент лишь одины раз. Кроме того, данный гигрометр не позволяет измерять влажность среды ниже

1%, поскольку оптические свойства СоС1з в этом диапазоне практически не зависят от влажности. Не исключена также возможность

25 вымывания СоС1о, что ведет к нестабильности работы гигрометра и снижению его чувствительности.

Для повышения чувствительности и стабильности показаний предлагаемый гигрометр

З0 выполнен в виде камеры с внутренними свето565236

3 отражающими стенками, на поверхность которых нанесен влагочувствительный элемент, источник света и фоточувствительный элемент расположены под углом к отражающим поверхностям камеры, обеспечивающим м ногократное прохождение света через влагочувствительный элемент.

Камера со светоотражающими стенками может быть выполнена в виде двух плоских параллельных зеркал, обращенных отражающими поверхностями друг к другу. Кроме того, камерой может служить зеркальная трубка, на:внутреннюю поверхность которой нанесен влагочувствительный слой, например катионообменная мембрана в Со + — форме.

На фиг. 1 приведен предлагаемый гигрометр, общий вид; на фиг. 2 — то же, другой вариант.

Гигрометр, показанный на фиг. 1, состоит из корпуса 1, с отверстиями 2 для контакта с внешней средой, монохроматического источника света 3, которым может служить лампа накаливания 4 со светофильтром 5 (для многих измерений, не требующих слишком высокой точности). Для более чувствительных измерений в гигрометре может быть и спользован монохроматический луч лазера. Гигрометр состоит также из двух плоских параллельных зеркал 6 и 7, обращенных отражающими поверхностями друг к другу и образуюших камеру со светоотражающими стенками, и фоточувствительного элемента 8. В зазор между зеркалами помещен влагочувствительный элемент 9, например катионообменная мембрана в Со + — форме, и оставлено пространство для контакта с внешней средой. Стрелками на фиг. 1 указан приблизительный ход лучей от источника света 3 к фоточувствительному элементу 8.

На фиг. 2 — приведен чертеж второго варианта гигрометра. В этом варианте с целью упрощения конструкции, корпус и камера со светоотражающими стенками изготовлены в виде одного узла 1, представляющего собой зеркальную трубку. На внутренней поверхности этой трубки нанесен светоотражающий, например тонкий металлический слой. В остальном нумерация элементов полностью соответствует нумерации на фиг. 1. В частном случае измеряемая среда может прокачиваться через отверстия 2.

Гигрометр в обоих вариантах работает следующим образом.

Луч света, многократно отражаясь от внутренней поверхности камеры со светоотражающими стенками (в варианте на фиг. 1 свет отражается от зеркала 6 и 7, в варианте на фиг. 2 — от внутренней поверхности зеркальной лрубки), попадает на фоточувствительный элемент 8 и вызывает фототок, пропо рциональный оптической плотности влагочувствительного элемента 9. Оптическая плотность влагочувствительного элемента зависит от влажности внешней среды. Генерируемый фототок регистрируется вторичным прибором, 4. например усилителем постоянного тока измерительным И37, Данная конструкция гигрометра позволяет получить высокую чувствительность за счет

5 использования монохроматического источника света, .камеры со аветоотражающими стенками и влагочувствительного элемента, меняющего оптическую плотность в достаточно узкой области видимого спектра.

10 Стабильность показаний гигрометра достигается использованием в качестве влагочувствительного элемента катионообмен ной мембраны в Со + — форме. Поскольку катионообменная мембрана в Со + — форме ме16 няет, в основном, оппичеакую плотность при изменении относительной влажности внешней среды в диапазоне 0 — 1 /о, данная конструкция гигрометра позволяет измерять влажность в этом диапазоне с хорошим разрешением. Кроме того, данный гигрометр может иметь большее быстродействие по сравнению с остальными без снижения чувствительности, если слой катионообменной мембраны достаточно тонок.

Формула изобретения

1. Гигрометр, содержащий корпус, источни к света, чувствительный к влажности элемент и фоточувствительный элемент, о т л изо ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и стабильности показаний, он выполнен в виде камеры с внутренними.светоотражающими стенками, на поверхность которых .нанесен влагочувствительный элемент, зз источник света и фоточувствительный элемент расположены под углом к отражающим поверхчостям камеры, обеспечивающим многократное, прохождение света через влагочувствительныи элемент.

2. Гигрометр по п, 1, отлич ающий ся тем, что в качестве влагочувствительного элемента применена катионообменная мембрана, например, в Со "- форме.

Х Гигрометр по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щи й45 с я тем, что камера со светоотражающими стенками выполнена в виде двух плоских параллельных зеркал, обращенных поверхностями друг к другу, 4. > игрометр по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щи йся тем, что камера с огражающими стенками выполнена в виде зеркальной трубки, на всю внутреннюю поверхность которой нанесен влагочувствительный слой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство № 322696, кл.

G 01 21/10, 30.11.71.

2. Авторское свидетельство № 82413, кл.

G 01M 21/10.

®о 3. Авторское свидетельство № 42338, кл.

G 01М 21/10, 31.03.35.

4. Патент США Я 3607782, кл. 252 — 408, 21,09.71.

5. Патент Франции № 2034375, кл. G 01N

21/00, 08.01.71.

565236

Фиг. 2

Составитель А. Глушко

Техред 3. Тараненко Корректор И. Позняковская

Редактор С, Шубина

Заказ 6249!

ОТ, Загорский филиал

Изд. № 585 Тираж 1109 Подписное

1-1ПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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