Датчик влажности газов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

„,1989424

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дбполиительное к авт. свид-ву (22) Заяэлено 16.01. 81 (21) 3238739/18-25 (Я) М.Кл.> спрмсоедмненмем заявки Йо(23) Приоритет

G 01 N 25/5б

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытиЯ

Опубликовано 150183. Бюллетень 8о 2 (ЯЗ) УДД 533. 275 (088. 8) Дата опубликования описания 15. 01. 83 (72) Авторы изобретения

Л.К. Грибова и В.Е. Савченко (71) заявит ели

{54) ДЛтЧИК ВЛЛЖНОСти ГАЗОН

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, может быть использовано в кварцевых датчиках влажности газов.

Известен датчик влажности газов, содержащий ньезокварцевую пластину, покрытую влагочувствительным веществом (1).

Недостатком данного датчика является высокая температурная погрешность, Наиболее близким к предлагаемсму является датчик влажности газов, содержащий чувствительный элемент, выполненный .в виде кварцевой пластины с электродами, содержащими в местах максимальной деформации ячейки для заполнения влагочувствительньм веществом (23 °

Недостатком данного устройства является то, что при работе по,энергетическому методу (т.е., когда в качестве .характеристики преобразования используется зависимость эквивалентного электрического сопротивления кварцевой пластины, пропорционального изменению модуля потерь влагочувствительного покрытия от относительной влажности в газе) повышение температуры окружающего воздуха приводит к увеличению модуля. потерь влагочувствительного покрытия, т.е. к появлению положительной температурный погрешности датчика, которая понижает точность и ограничивает диапазон измерения влажности газа.

Цель изобретения — повышение точ1р ности измерения

Поставленная цель достигается тем, что в датчике влажности газов, содер-, жащем чувствительный элемент, выполненный в виде кварцевой пластины с электродами, содерекащими в местах максимальной деформации ячейки для заполнения влагочувствительным веществом, одна из ячеек в электродах заполнена, веществом с отрицательной температурной зависИмостью модуля потерь °

Кроме того, в качестве вещества с отрицательной температурной зависимостью модуля потерь выбран фенолополивннилацетальный клей.

На фиг. 1 изображен датчик влажности газов1 на фиг. 2 ; температурные зависимости относительного изменения эквивалентного электрического сопротивления датчика прн прн"

989424 менении различных веществ в качестве компенсаторов погрешности .

Датчик влажности газа (фиг. 1) содержит кварцевую пластину 1, покрытую с двух сторон металлизированными электродами 2, имеющими в местах мак- 5 симальной деформации ячейки 3-5, заполненные влагочувствительным веществом и ячейку 6, заполненную влагочувствительным веществом с отрицательной температурной зависимостью модуля потерь, в качестве которого выбран фенолополивинилацетальный

10 клей. При работе датчика влажности вб влагочувствительном веществе происходит рассеяние энергии упругих ко- 15 лебаний кварцевой пластины. Величина этого рассеяния определяется упругимн свойствами влагочувствительного вещества, характеризуется модулем потерь и зависит от относительной влажности воздуха. При изменении потерь влагочувствительного вещества, нанесенного на кварцевую пластину резонатора, например, в результате измерения влажности окружающей среды.25 изменяется рассеяние энергии колебаний кварцевой пластины, вследствие .чего изменяется эквивалентное электрическое сопротивление кварцевого резонатора. Эквивалентное электрическое сопротивление кварцевого резонатора является выходным параметром кварцевого датчика влажности газа энергетического метода.

Ввиду наличия положительной температурной зависимости модуля потерь З5 влагочувствительного вещества, характеризующейся тем, что с повышеиием температуры рассеяние энергии колебаний в покрытии повышается, известные датчики влажности этого метода 40 ,имеют температурную погрешность .

Проведена работа по изысканию пусей компенсации температурной погреш го электрического сопротивления квар-65 ности датчика с помощью вещества с 45 отрицательной температурной зависимостью модуля потерь, т.е. Вещества, нанесение которого на кварцевую пластину резонатора приводило бы к понижению его эквивалентного электрического сопротивления при увеличении температуры окружающей среды.

Исследовано ряд веществ, которые поочередно наносились на кварцевую пластину резонатора в ячейку электро,ца, сделанную в месте максимальной деформации кварцевой пластины(для исследуемого кварцевого резонатора от среза и отношением ширины к длине 0,41 места максимальных деформаций кварцевой пластины в количестве 60

4-х находятся на средней линии 2-х больших граней пьезоэлемента на расстоянии 0,22 ч, длины от края). Затем сняты зависимости эквивалентноцевого резонатора, пропорционального модулю потерь, нанесенного на пластину вещества от температуры. Температурные зависимости (фиг. 2) относительного изменения эквивалентного электрического сопротивления кварцевого резонатора с нанесенными в место максимальной деформации исследованы для поли-М-фениленизофталамида,сме- си поли-Е--капроамида (-1%i(CH ) CO-j

2 3 и фенолополивинилацетального клея.

Все кривые, проходя через одну точку t. = 20 C, ь, R/R> %=О, так как за точку отсчета для всех веществ взято эквивалентное электрическое сопротивление кварцевого резонатора с покрытием при 20 (- Rgp, тогда й.— Я

dR i 20 .

Р йщ) где Ri — значение эквивалентного сопротивления кварцевого резонатора с нанесенными при определенной температуре.

Из приведениых зависимостей видно, что отрицательной температурной зависимостью модуля:потерь, из исследованных веществ, обладает только фенолополивинилацетальный клей, причем, если фенолополивинилацетальный клей смешать с влагочувсительным веществом (поли-Е-капроамидом), отрицательная температурная зависимость модуля потерь отсутствует.

При отсутствии влагочувстительности вещества в ячейках 3-5 и при наличии в ячейке 6 вещества с отрица4тельной температурной зависимостью модуля потерь приращение эквивалентного электрического сопротивления датчика уменьшается с повышением температуры. При наличии в одной из ячеек вещества с отрицательной температурной зависимостью модуля потерь погрешность датчика уменьшается от 5Ъ относительной влажности на 10 С в диапазоне 20-ЗООС до 1Ъ относительной влажности.

Применение вещетсва с отрицательной температурной зависимостью модуля потерь позволяет повысить точность измерений, снизить расходы на изготовление датчика за счет упрощения технологии изготовления влагомера.

Формула изобретения

1. Датчик влажности газов, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде кварцевой пластины с электродами, содержащими в местах максимальной деформации ячейки для заполнения влагочувствительным веществом, отличающийся тем, что, с целью повышения .точности измерения, одна из ячеек в электродах заполнена веществом с отрицательной

989424

Составитель Г. Боровик

ТехредМ.Надь Корректор Л. Бокшан

Редактор T. Веселова

Заказ 11115/62 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4 температурной зависимостью модуля потерь .

2. Датчик по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве вешест. ва с отрицательной температурной зависимостью модуля потерь выбран феиолополивинилацетальный клей.

Источники, информации, принятыв во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 210426, кл. G 01 И 1/l l 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

9 230464, кл. G 01 N 1/ll, 1968 (прототип).