Датчик конденсата в жидкой фазе

 

Союз Советсник

Социалистнческих

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТВУ (ii) 89451 9 ф

1 Ъ

1 ,/=-. г (61) Дополнительное к ввт. сеид-ву (22) Заявлено 040180 (21) 2864141/18-25 (51)м К, 3 с присоединением заявки ¹â€”

G 01 N 25/68

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.12.81.Бюллетень N9 48

Дата опубликования описания 301281 (5З) У4 533,275 (088. 8) 1 !

A.Ñ.3åëåíåâñKàÿ и В.Н.Иеняйленко I

t (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54). ДАТЧИК КОНДБНСАТА В >ТИДКОЙ «>АЗЕ

Изобретение относится к аналитической технике, например, к измерительным метеорологическим приборам, в частности к приборам, предназначенным для измерения относительной влажности газов по температуре точки росы.

Известен индикатор конденсата, содержащий источник поляризованного излучения, зеркало для осаждения конденсата, фотоприемники с поляроидами-анализаторами, электрическую мостовую схему, отражатель. Наличие в данном устройстве источника .поляризованного освещения, отражателей специальной формы и поляроидов-анализаторов позволяет обнаруживать конденсат на зеркале при малой его массе (1).

Однако в этом устройстве для обнаружения конденсата на зеркале требуется накопление некоторой его массы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является датчик конденсата в жидкой фазе, содержащей корпус, разделенный перегородкой на две полости, в одной из

KoTophlx помещен светочувствительный элемент и датчик точки росы исследуемого газа, установленный на конденсационной площадке, во второй, заполненной осушенным газом, — ос- ветитель, холодильник и вентилятор, лопасти которого расположены между осветителем и светочувствительным элементом. В данном устройстве температура точки росы определяется путем многократного измерения температуры зеркала, соответствующий моменту накопления на его доверхности некоторой массы конденсата и моменту ее испарения. При этом считается, что температура точки росы находится в середине указанного интервала температур (1).

Измерение относительной влажности сопряжено с теми же недостатками, что и в других известных устройствах — инерционностью процессов образования и испарения конденсата и точностью их обнаружения. Модуляция светового потока в известном устройстве необходима для того, чтобы избежать сложностей, связанных с компенсацией дрейфа нуля в усилителе постоянного тока фотодиода.

Цель изобретения — повьпление точности определения момента измерения температуры точки росы.

894519

Поставленная цель достигается . тем, что датчик конденсата в жидкой фазе, содержащей корпус, разделенный перегородкой на две полости, в одной из которых помецен светочувствительный элемент и датчик точки росы исследуемого газа, установленный на конденсационной площадке, во вто,рой, заполненной осушенным газом, осветитель, холодильник и вентилятор лопасти которого расположены между осветителем и светочувствительным элементом, снабжен фильтром переменной составляющей фототока светочувствительного элемента, между которым и конденсационной площадкой выполненное в виде установленной в перегородке прозрачной пластины, расположена линза для образования совместно с имеюцей минимально необходимый для регистрации размер капель конденсата оптической системы, фокальная плоскость которой создает с плоскостью врацения середины лопастей вентилятора, которые выпол" иены прозрачными и у которых íà поверхности, обращенной к прозрачной пластине, нанесены непрозрачные радиальные траверсы.

Траверсы радиальной решетки, на- . несенные на лопасти вентилятора, непрозрачны, а их ширина равна расстоянию между ними.

Конденсат в жидкой фазе представляет собой капли прозрачной жидкости на поверхности, например, стеклянной пластины, охлаждаемой осушенным воздухом. Эти капли обладают свойствами собирательных линз. Поэтому капли конденсата совместно с линзой предлагаемого устройства образуют оптическую систему, в фокусе которой попеременно находятся прозрачные и непрозрачные участки радиальной решетки, нанесенной на вращающихся лопастях вентилятора, Увеличенные изображения траверс и промежутков между ними вызывают модуляцию светового потока на участке стекла, ограниченного периметром капли конденсата, что приводит к возникновению переменной составляющей в общем токе светочувствительного элемента.

Эта переменная составляющая, выделенная с помощью фильтра, является сигналом о начале выпадения. первых капель конденсата на поверхности стекла.

На фиг.l изображен датчик конден сата; на фиг.2 — изображение траверс (б) и промежутков между ними (а) в линзе, образованной каплей конденсата на фиг.3 — взаимное расположение источника освещения, лопасти вентилятора и стекяянной пластины с каплей конденсата; на фиг.4 — фрагмент крыльчатки вентилятора, вид со стороны стеклянной пластины.

Датчик конденсата в жидкой фазе содержит корпус 1, разделенный на два объема 2 и 3 перегородкой 4, содержащей тонкую стеклянную пласти— ну 5, на поверхности 6 которой происходит осаждение капель 7 конденсата из исследуемого газа, содержащегося в объеме 3, и укреплен датчик

8 температуры точки росы например термометр сопротивления. В объеме 3 помецена линза 9 и светочувствитель ный элемент 10, например фотоэлемент

) JJ соединенный с фильтром 11 переменной составляюцей фототока, например конденсатор-, причем главная оптичес- кая ось линзы 9 проходит через светочувствительный элемент 10 и центр стеклянной пластины 5. В объеме 2 помецены холодильник 12, охлаждающий находяцийся в этом объеме осушенный воздух, например электротермоэлемент, осветитель 13, расположенный на продолжении главной оптической оси линзы 9, вентилятор 14, лопасти

15 которого расположены между осветителем 13 и стеклянной пластиной

5 таким образом, что плоскость врацения лопастей 15 параллельна плоскости 6 стеклянной пластины 5.

Причем середина 16 лопасти 15 вентилятора 14 расстоянии > от поверхности 6, равном фокусному расстоянию оптической системы, состояцей из линзы 9 и капли конденсата.

Лопасти 15 вентилятора 14 выполнены из оптически прозрачного материала. Края 17 лопастей 15 заходят друг за друга и не разрывают световой поток при работе вентилятора 14.

Таким образом модуляция светового потока от осветителя 13 за счет пересечения его лопастями 15 не происходит. На поверхности лопасти 15, обраценной к стеклянной пластине 5, нанесен рисунок радиальной решетки, непрозрачные траверсы 18 которой по ширине не превосходят радиуса (r) капли 7, а промежутки 19 между ними

g равны ширине траверс 18.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от осветителя 13 проходит через лопасти 15 вентилятора 14, стеклянную пластину 5, линзу 9 и попадет на фотоэлемент 10, вызывая появление фототока. Поскольку размеры стеклянной пластины 5 намного больше ширины траверс 18 решетки, нанесенной на лопастях 15 вентилятора 14, то на плоцади, ограниченной стеклянной .пластиной 5, в любой момент времени находится постоянное число темных и светлых подвижных участков, соответствующих траверсам 18 и промежуткам 19 между ними, поэтому изменение величины светового потока через стеклянную пластину 5, а следовательно, и тока

894519 светочувствительного элемента 10 не происходит. Отсутствие переменной составляющей в общем фототоке свидетельствует о6 отсутствии конденсата на поверхности 6 стеклянной пластины 5.

Осущенный воздух, находящийся в объеме 2, охлаждается холодильником

12, и с помощью лопастей 15 вентилятора 14 охлаждает поверхность 20 стеклянной пластины 5. Температура поверхности 6 стеклянной пластины

5 непрерывно измеряется с помощью датчика температуры 8.

При достижении поверхностью 6 температуры точки росы исследуемого газа, заключенного в объеме 3 происходит выпадение первых капель 7 конденсата 17.

Увеличенные изображения траверс

18 и промежутков 19 между ними вызывают модуляцию части светового потока на участке поверхности 6 стеклянной пластины 5, ограниченной периметром капли 7, вызывая появление переменной составляющей в общем токе светочувствительного элемента 10.

Наличие этой переменной составляющей на выходе фильтра ll свидетельствует о начале процесса образования конденсата и определяет момент отсчета температуры точки росы исследуемого газа.

Таким образом, по сравнению с известными устройствами в предлагаемом момент измерения температуры точки росы определяется не после накопления некоторой массы конденсата, а при выпадении первых его капель, что повышает точность определения момента измерения температуры точки росы, Точность возрастает с уменьшением размеров стекла по отношению к площади капли конденсата.

Устройство позволяет более точно определять момент отсчета темпе1 1з и 2а ратуры точКи росы, что повышает ,точность измерения относительной влажности исследуемого газа при однократном измерении. формула изобретения

Датчик конденсата в жидкой фазе, содержащий корпус, разделенный перегородкой на две полости, в одной из которых помещен светочувствительный элемент и датчик точки росы исследуемого газа, установленный на конденсационной площадке, во второй, заполненной осушенным

15 газом, — осветитель, холодильник и вентилятор, лопасти которого расположены между осветителем и светочувствительным элементом, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью

20 повышения точности определения момента измерения температуры точки росы, он снабжен фильтром переменной составляющей фототока светочувствительного элемента, между которым и конденсационной площадкой, выполненной в виде установленной в перегородке прозрачной пластины, расположена линза для образования совместно с имеющей минимально необходимый для регистрации размер капель конденсата оптической системы, фокальная плоскость которой совпадает с плоскостью вращения середины лопастей вентилятора, которые выполнены прозрачными и у которых на поверхности, обращенной к прозрач ной пластине, нанесены непрозрачные радиальные траверсы.

Источники информации, Щ принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 426616, кл.. 0 01 W 1/ll, . 1974.

2. Авторское свидетельство СССР .Р 449333, кл. g 01 W 1/11, 1975

45 (прототип)