FI99164C - Menetelmä kastepisteen tai kaasupitoisuuden mittaamiseksi sekä laitteisto jäätymisen ennakoimista varten - Google Patents
Menetelmä kastepisteen tai kaasupitoisuuden mittaamiseksi sekä laitteisto jäätymisen ennakoimista varten Download PDFInfo
- Publication number
- FI99164C FI99164C FI945385A FI945385A FI99164C FI 99164 C FI99164 C FI 99164C FI 945385 A FI945385 A FI 945385A FI 945385 A FI945385 A FI 945385A FI 99164 C FI99164 C FI 99164C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- measuring
- humidity
- temperature
- sensor
- heating
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 31
- 238000007710 freezing Methods 0.000 title claims description 12
- 230000008014 freezing Effects 0.000 title claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 206010013663 drug dependence Diseases 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 208000011117 substance-related disease Diseases 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000004861 thermometry Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000003442 weekly effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/56—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/56—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content
- G01N25/66—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating moisture content by investigating dew-point
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01W—METEOROLOGY
- G01W1/00—Meteorology
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Description
99164
Menetelmä kasteplsteen tai kaasupitoisuuden mittaamiseksi sekä laitteisto jäätymisen ennakoimista varten
Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukai-5 nen menetelmä kastepisteen tai kaasupitoisuuden mittaamiseksi .
Keksinnön kohteena on myös laitteisto jäätymisen ennakointia varten.
10
Tunnetun tekniikan mukaisesti kastepistettä tai kaasupi-toisuutta mitataan useilla eri tavoilla.
Perinteinen tapa mitata kastepistettä on jäähdyttää haluttu 15 pinta kasteeseen, ilmaista kasteen syntymisajankohta ja mitata kasteen syntymisajankohtaa vastaava lämpötila. Tyypillisesti käytetään kastepintana peilipintaa ja kasteen optista ilmaisua tältä peilipinnalta. Kaste ilmaistaan optisesti esimerkiksi peilipinnalta heijastuneen valon vai-20 menemisenä.
• « « :Y: Muita tunnettuja ei-optisia menetelmiä kastepisteen il- j'·': maisemiseksi ovat kapasitiiviset menetelmät ja pinta-aallon (saw-aalto) vaimenemiseen perustuvat menetelmät kastepin-25 nalla, jolloin kastepinta on osa sähköistä mittauspiiriä.
• ♦ · · ♦ · * . t ‘ Kuvatut menetelmät mittaavat suoraan kastelämpötilan. Tark kuus määräytyy kasteen detektoinnin ja pinnan lämpömittaus- • · · -·· ten tarkkuuksista.
30
Kuvatuilla menetelmillä on useita haittoja. Mittauspinnan likaantuminen aiheuttaa virhettä, vaikka likaantumista pyritäänkin välttämään jaksollisella mittauksella ja automaattisella puhdistuksella. Näistä toimenpiteistä huolimatta 35 prosessiolosuhteissa lyhyt huoltoväli rajoittaa laitteiden käyttöä. Varsinkin suolakerroksen muodostuminen anturin pinnalle aiheuttaa hankalasti havaittavan mittausvirheen.
2 99164
Matalan höyrypaineen ja jää/vesikerroksen hitaan haihtumisen takia vasteaika varsinkin matalissa kastepistelämpötiloissa on pitkä (useita minuutteja). Samoin jos anturi nopean olosuhdemuutoksen vaikutuksesta kastuu, on toipumisaika 5 pitkä.
Tunnetaan myös menetelmiä kastepisteen mittaamiseksi epäsuorasti suhteellisen kosteuden ja kosteutta vastaavan lämpötilan perusteella. Etuina edellä mainittuihin suoriin mittaus-10 ratkaisuihin nähden on nopea vasteaika, vähäisempi likaantuminen ja mahdollisuus asennukseen korkeisiin lämpötiloihin.
Epäsuoran menetelmän haittana on suuri virhe pienillä kosteuksilla sekä kemikaalien haitallinen vaikutus suhteellista 15 kosteutta mittaavien anturien herkkyyteen.
Jäätymisen ennakoivat laitteistot perustuvat lämpötilan ajallisen tarkkailun ja suhtellisen kosteuden mittaamiseen nollapisteen läheisyydessä. Ongelmana näillä antureilla on 20 se, että suurilla suhteellisen kosteuden arvoilla kosteusan- : turi jää helposti kasteeseen ja näyttää näin pitkän aikaa sadan prosentin suhtellista kosteutta.
Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvatun V 25 tekniikan puutteellisuudet ja aikaansaada aivan uudentyyp- pinen menetelmä kastepisteen mittaamiseksi sekä laitteisto • ♦ * * jäätymisen ennakoimiseksi.
·.!:* Keksintö perustuu siihen, että erityisesti pienillä kosteuk- • · · · 30 silla anturin mittausalue siirretään keinotekoisesti jääh- dyttämällä mittaamaan korkeaa kosteutta ja vastaavasti kastepisteen läheisyydessä anturia lämmitetään mittausalueen siirtämiseksi anturin sellaiselle mittausalueelle, jossa tarkkuus on suurin.
Jäätymisen ennakoimislaitteisto puolestaan perustuu siihen, että laitteisto käsittää kaksi toisistaan erillistä antu-riyksikköä, joista ensimmäinen sisältää kosteusanturin sekä 35 3 99164 lämpötila-anturin ja toinen, varsinaisen mittauskohteen mittausyksikkö pelkän lämpötila-anturin ja ensimmäistä antu-riyksikköä lämmitetään ympäristön lämpötilaa korkeammaksi, jotta kosteusanturi ei joutuisi kasteeseen.
5 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
10 Keksinnön mukaiselle laitteistolle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 7 tunnusmerkkiosassa .
Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.
15
Keksinnön mukaisella menetelmällä on nopea vasteaika, hyvä tarkkuus myös pienillä kosteuksilla, ratkaisu sietää hyvin likaa ja kastepistettä voidaan mitata tarkasti myös korkeissa lämpötiloissa. Koska keksinnössä käytettävä anturi on 20 prosessiolosuhteissa kasteessa ainoastaan kun herkkyyttä : kalibroidaan, on anturin likaantuminen oleellisesti vähäi- sempää kuin tunnetuilla mittausmenetelmillä.
Keksinnön mukaisella laitteistolla puolestaan voidaan tehok-“Y 25 kaasti ennakoida jäätymistä ja aloittaa toimenpiteet jään Ύ poistamiseksi. Näin esimerkiksi korkeissa mastoissa ja ‘ * satelliittiantenneissa voidaan jäätyvien pintojen lämmitys aloittaa ennen kuin jäätä ehtii muodostua ja näin vältytään putoavien jäämassojen aiheuttamista vaaratilanteista. Tie- • · · Y · 30 laitokset voivat minimoida suolanlevitystä tarkan jääennus- teen ansiosta. Pienkoneet voivat siirtyä lämpimämpiin ilma-kerroksiin saatuaan j äävaroituksen. Kalliiden generaattorien turbiinien siipien vaurioituminen voidaan samoin estää keksinnön mukaisella laitteistolla.
Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten kuvioiden mukaisten suoritusesimerkkien avulla.
·:·:' 35 4 99164
Kuvio 1 esittää periaatekuvantona keksinnön mukaiseen menetelmään soveltuvaa kastepisteen mittauslaitetta.
Kuvio 2 esittää periaatekuvantona keksinnön mukaista jääty-5 misen ennakointilaitteistoa.
Kuvio 3 esittää yhtä keksinnön mukaisessa laitteessa käytettävää anturirakennetta.
10 Kuvio 4 esittää kytkentäkaaviona yhtä keksinnön mukaista kasteenilmaisukytkentää.
Kuvio 5 esittää graafisesti kuvion 4 kytkennän signaalien ajallista riippuvutta toisistaan.
15
Kuvion 1 mukaisesti anturikokonaisuuden muodostavat jäähdy-tin/lämmitinelementti 7 ja sen pinnalla oleva ohutkalvora-kenteinen kosteusanturi 3, jonka pintaelektrodiin on integroitu hyvin pienikokoinen lämmitysvastus 2, jota tässä 20 ratkaisussa käytetään kastedetektorina. Lisäksi rakenteeseen on lisätty kaksi lämpötila-anturia 6 ja 7. Ulkoinen anturi 6 mittaa ympäristön lämpötilaa ja rakenteeseen integroitu lämpötila-anturi 1 mittaa kosteusanturin 3 lämpötilaa. Anturirakenne on varustettu kosteussuluilla 5 Peltier-ele-25 mentin 7 suojelemiseksi prosessin kosteudelta. Kosteusanturi m " 3 on sellaista tyyppiä, joka antaa suoraan kaasun suhteel- • · lista pitoisuutta kuvaavan signaalin. Suhteellisella pitoisuudella tarkoitetaan tässä kaasun pitoisuutta suhteessa kaasun saturaatiohöyryn paineeseen. Suhteellista pitoisuutta • : 30 mittaavia antureita ovat erityisesti polymeeripohjaiset ka- pasitiiviset kosteusanturit. Kaupallisesti tällaisia antureita on saatavilla mm. nimellä Humicap®.
Kosteusanturin 3 toimintalämpötilaa muutellaan Peltier-• · 35 elementin 7 avulla optimi-toiminta-alueelle ja lämpötila mitataan erillisellä lämpötila-anturilla l. Kosteusanturin 3 suhteellisen kosteuden mittaustuloksen ja kosteusanturin 3 lämpötilan avulla lasketaan ympäristön (prosessin) kaste- 5 99164 piste. Ympäristön lämpötila mitataan tarvittaessa vastaavasti omalla lämpötila-anturillaan 6 suhteellisen kosteuden laskemiseksi.
5 Anturinkalibrointi voidaan toteuttaa esimerkiksi seuraavasti:
Kosteus- ja lämpötila-anturien mittaustulokset sovitetaan kunkin anturin perusmalliin. Kosteuden osalta tämä tapahtuu 10 seuraavasti. Esitetyt kiinteät kertoimet (kn, TCn ja Dn) ovat anturityyppikohtaisia kertoimia, jotka ovat riippuvaisia anturin ulkomitoista ja käytetyistä materiaaleista.
Kapasitanssikalibrointi: C = C0 + C^U^, 15 missä C0 ja Cx ovat kalibrointikertoi- mia,
Urh on kapasitanssi-jännitemuun-timen lähtöjännite.
20 Kosteuslaskentamalli: C' = (C/Cdry-l)*g missä Cdry= 47 g = 1 C" = C' + t*(kl+t*(k3+t*k4)) 25 missä t= T-25 • · · ;; kl= -1,0218E-05 t « k2= 1,3 2355E-06 k3= -3,47684E-09 k4= -6,34172E-12 < » · ; : : 30 tc=TcO+Tl*(Tcl+T*(Tc2+T*(Tc3+T*(Tc4+T*TcS) ) >) • · · · · missä T= lämpötila 35 Tc0= 1,039304524
Tcl= -2,56636E-03
Tc2= 5,34072E-05
Te3= -4,93441E-07 6 99164
Tc4= 5,05655E-09
Tc5= -1,12871E-11 C' " = 1 + C'·*tc 5
Rh = DO + C#"*(D1+C//#*(D2+C'"*D3) ) missä DO= 6948,3
Dl= -19190,96 10 D2= 17309,86 D3= -5067,12
Nollapisteen kalibrointi tehdään typpivirtauksessa ja huoneenlämpötilassa .
15
Herkkyyden kalibrointi tehdään huoneenlämpötilassa ja kos-teuskammiossa, missä suhteellinen kosteus on 90 - 98% Rh välillä. Kosteusanturin lämpötilaa ei säädetä, ainoastaan suhteellinen kosteus mitataan ja lukemaa korjataan suolali-20 uoksen ja kosteusanturin lämpötilaerojen perusteella. Lineaarisuus tarkistetaan kosteuskammiossa muutamassa välipis-teessä ja tarpeen mukaan muutetaan kertoimia D0-D3.
Lämpötila-antureiden kalibrointi tehdään kahdessa vaiheessa.
25 Ensin molemmat anturiliitännät kalibroidaan anturisimulaat- • · · torin avulla ja sen jälkeen tehdään lineaarinen korjaus • · ’ ’ lämpötilakammiossa vähintään kahdessa lämpötilassa.
Kosteusantureiden yksilöllinen lämpötilariippuvuus kalibroi- > · « • i ’· 30 daan kosteuskammiossa ja huoneenlämpötilassa anturin lämpö- tilasäätöä hyväksikäyttäen.
« » . Nollapisteen lämpötilariippuvuuden kalibrointiin käytetään 0% Rh:ta typpivirtauksessa ja vastaavasti herkkyyden kalib-35 rointiin korkeita 60 - 95 % Rh kosteuksia.
Kosteusanturin lämpötilaa säädetään keksinnön mukaisesti siten, että anturi toimii optimialueella, joka edellä kuva 7 99164 tulle polymeeripohjaiselle kapasitiiviselle kosteusanturille on n. 60 - 80 % suhteellista kosteutta (Rh). Niinpä tyypillisesti jos prosessin Rh on alueella 80 - 100 % Rh, anturia lämmitetään siten, että se toimii alueella 60 - 80 % Rh.
5
Vastaavasti jos Rh on alueella 0 - 60 % Rh, anturia jäähdytetään niin, että toiminta-alue on 60 - 80 % Rh, tai mahdollisimman lähellä tätä.
10 Rh-anturin mittaustulosten ja lämpötilan perusteella lasketaan prosessin höyrypaine Pw ja kastepiste Td seuraavasti: w 100
Td=-- _-"--1 (10log (Pw/A)) tarvittaessa saadaan prosessin suhteellinen kosteus laskettua: Λ\ Rhp=Rha·loH Μ,-τα'Τρ&ί)] 15 missä « , !:* Rhp = prosessin suhteellinen kosteus • * : Rha = mitattu suhteellinen kosteus m = 7,33354 ··· 20 Tp = prosessilämpötila »t
Trh - kosteusanturin lämpötila
Ta = 237,3 eC
* ' A = 6,1078 1
Hystereesi ja kemikaaliriippuvuus eliminoidaan seuraavasti: kun prosessin suhteellinen kosteus on yli 50% Rh:ta, kalibroidaan kosteusanturin herkkyys automaattisesti n. kerran vuorokaudessa anturia jäähdyttämällä detektoimalla kastede-tektorilla 100 % Rh piste.
8 99164
Mittausnopeuden määrää kosteusmittarin vasteaika. Lämpötilan säätönopeus ja kasteesta toipuminen eivät vaikuta mittausno-peuteen.
5 Kosteusanturin lämpötilaa alentamalla laajennetaan suhteellisen kosteuden mittausaluetta. Kokonaistarkkuus määräytyy suhteellisen kosteuden kosteusanturin ja sen lämpötilan mittaustarkkuuksien perusteella.
10 Vaikka keksinnön edullisin suoritusmuoto liittyy veden kastepisteen mittaamiseen, voidaan keksintöä käyttää myös kondensoituvien kaasujen (esim. liuotinaineiden) pitoisuuksien määrittämiseen.
15 Kuvion 2 mukaisesti keksinnön mukainen jäätymisen ennakoi- mislaitteisto on muodostettu elektroniikkayksikön 10 ympärille. Laitteisto käsittää elektroniikkayksikköön 10 kytketyn ensimmäisen anturiyksikön 11 ja toisen anturiyksikön 14. Ensimmäinen anturiyksikkö 11 sisältää kosteus- 12 ja lämpö-20 tila-anturit 13. Ensimmäistä anturiyksikköä voidaan kutsua : : : myös kosteuden mittausyksiköksi. Lisäksi kosteuden mit tausyksikkö 11 sisältää lämmityselimen 16 anturikotelon 17 lämmittämiseksi ympäristön lämpötilaa korkeampaan lämpötilaan. Lämmityselintä 16 ohjataan elektroniikkayksiköllä 10 V 25 esimerkiksi syöttämällä vakioteho lämmityselimenä toimivaan « sähkövastukseen 16. Tyypillisesti ensimmäisen anturiyksikön • · '* * 11 lämpötilan nosto kahdella kelvinasteella ympäristön lämpötilaa korkeammaksi riittää kosteusanturin 12 pitämisek- t·» ·· si kuivana. Varsinaisen mittauskohteen (ilman lämpötila, an- • * ; ’ 30 tennimasto, lentokoneen siipi, turbiini, satelliittiantenni jne.) lämpötila mitataan toisella anturiyksiköllä 14. Ensimmäinen 11 ja toinen anturiyksikkö 14 ovat tyypillisesti sijoitettu suhteellisen kauas toisistaan. Varsinainen mahdollisesta jäätymistilanteesta kertova viesti saadaan elekt-35 roniikkayksikön 10 ulostulosta 15.
Kuvion 3 mukaisesti yksi tyypillinen keksinnön mukaisen anturirakenteen kosteuden mittausosa muodostuu kapasitiivi-
II
9 99164 sesta suhteellista kosteutta mittaavasta anturista, joka käsittää kontaktialueet 27, 28 ja 29 sekä tasomaiset kondensaattorin elektrodit 21 ja 20. Elektrodien 20 ja 21 välissä on sopivaa polymeeriä oleva dielektrinen kerros, jonka 5 dielektrisyys muuttuu kosteuden funktiona. Esitetty kosteu den mittausosa voi olla esimerkiksi kuvion 2 elementti 12. Samalle alustalle on integroitu vastuselementit 22 ja 23 sekä näitä vastaavat kontaktialueet 24, 25 ja 26. Vastusele-menttien 22 ja 23 pinta-alat valittu toistaan poikkeaviksi 10 siten, että kun vastuselementteihin syötetään samanlainen jännitepulssi, pienempi 22 vastuselementeistä kuivuu syntyneen lämpötehon vaikutuksesta, mikäli anturi on kasteessa. Suuremman vastuselementin 23 pintalämpötila puolestaan ei samalla jännitepulssilla nouse riittävän korkeaksi kasteen 15 kuivattamiseksi. Vastusten 22 ja 23 materiaali valitaan siten, että sen resistanssi on mahdollisimman suuresti riippuvainen lämpötilasta.
Kuvion 4 mukaisesti vastukset 22 ja 23 kytketään siltaan 20 apuvastusten 30 ja 31 kanssa ja siltaan syötetään pisteeseen , 37 jännitepulssi. Sillan pisteiden 24 ja 26 jännite-ero vahvistetaan differentiaalivahvistimella 32 ja vahvistimen ulostulosta 38 saadaan jännitesignaali. Vastuksen 35 ja kondensaattorin 34 muodostaman derivaattorin signaali vah-25 vistetaan vahvistimella 33 ja ulostulosignaali saadaan f )·’ pisteestä 36.
• » t I • ·
Kuviossa 5 on esitetty kuvion 4 pisteiden 37, 38 ja 36 jännitteet samalla aika-asteikolla. Ylimmän kuvajan mukai- • * 30 sesti vastussiltaan syötetään pulssi, joka aiheuttaa keskim- • t ' mäisen kuvajan mukaiset signaalit pisteessä 38. Yhtenäisellä ** viivalla esitetty käyrä kuvaa tilannetta ilman kastetta ja katkoviivan mukainen tapaus tilannetta, jossa anturin pintaan on muodostunut kastetta. Kun kastetta ei ole, differen-35 tiaaliasteen 32 ulostulo muuttuu tasaisesti seurauksena erikokoisten vastusten erilaisista lämpötiloista ja näitä vastaavista erilaisista resistansseista. Alimman kuvajan mukaisesti pisteestä 36 saadaan jännitepiikki vain muutos- 10 99164 tilanteessa. Kun kastetta ei ole, saadaan muutostilasignaali vain syöttöpulssin alku- ja loppuhetkillä. Jos taas anturi on joutunut kasteeseen, aiheuttaa pienemmän vastuksen 22 kuivuminen vastusarvon nopean nousun ja näin muutossignaalin 5 pisteeseen 38. Muutossignaali puolestaan aiheuttaa kastetta ilmaisevan ylimääräisen piikin ulostulossa 36 ja anturin kasteeseen joutuminen voidaan näin ilmaista varmasti kahdella toisistaan riippumattomalla menetelmällä: suhteellisen kosteuden anturilla 20, 21 sekä vastusmittauksella.
10
Edullisesti edellä kuvattuun rakenteeseen on esimerkiksi kuvion 1 mukaisesti yhdistetty Peltier-elementti 7, jonka avulla anturin kosteusxnittausosa on kalibroinititarkoituksia varten jäähdytettävissä kastepisteeseen. Tällöin vastusmit-15 tauksen avulla voidaan kastepiste todeta ja näin määritellä 100 %:n suhteelisen kosteuden piste tarkasti kapasitiivisel-le kosteusanturille 20, 21. Kun lisäksi anturirakenteessa on lämpötila-anturi 13 kuvion 2 mukaisesti, voidaan saadun kalibrointipisteen sekä lämpötilatiedon perusteella määri-20 teliä kosteusanturin herkkyys. Jos suhteellinen kosteus on suuri (Rh > 85%), voidaan kalibrointi tehdä päivittäin.
Pienemmillä kosteuksilla (Rh = 60...85 %) viikoittainen kalibrointi on riittävä.
; ' j 25 Polymeeripohjaisen kosteusanturin herkkyyden muutos liuotin- : aineiden vaikutuksesta voidaan puolestaan eliminoida käyttä- mällä esimerkiksi kuvion 1 mukaisesti kosteusanturin yh-teydessä lämmityselementtiä 7 siten, että polymeeripohjaisen • < · dielektrisen aineen lämpötila nostetaan lyhytaikaisesti . 30 ainakin 100°K ympäristön lämpötilaa korkeammaksi. Tällä lämmityksellä liuotinaineet poistuvat dielektrisestä materi- • · · ’·) * aalista ja kosteusanturin ominaisuudet palaavat ennalleen.
Claims (11)
1. Epäsuora kaasupitoisuuden tai kastepisteen mittausmenetelmä, jossa menetelmässä 5 - mitataan suoraan kaasun suhteellista pitoisuutta, ja - mitataan suhteellista pitoisuutta mittaavan 10 elementin (3) lämpötila, tunnettu siitä, että - suhteellista pitoisuutta mittaavan elementin (3) 15 lämpötilaa poikkeutetaan sellaiseksi, että mittaa- va elementti toimii mahdollisimman herkällä mittausalueella.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että suhteellista pitoisuutta mit taavan elementin (3) lämpötilaa lasketaan alhaisissa pitoisuuksissa mittaavan elementin saattamiseksi herkemmälle : mittausalueelle.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä veden • · : .·. kastepisteen mittaamiseksi, tunnettu siitä, että • · · · suhteellista kosteutta mitataan polymeeripohjaisella ka-pasitiivisella kosteusanturilla (3) ja anturin (3) lämpöti- I I I * laa lasketaan alhaisissa pitoisuuksissa mittaavan elementin 30 saattamiseksi mittausalueelle 60 - 80 % suhteellista kos- teutta (Rh). • · · • · · • · ·
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään toista lämpötilaa 35 mittaavaa anturia (14) varsinaisen mitattavan kohteen lämpötilan mittaamiseksi ja suhteellista kosteutta mittaavaa anturirakennetta (11) lämmitetään kosteusanturin (12) kasteeseen joutumisen estämiseksi. 99164
5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kosteutta mittaavaa anturira-kennetta (11) lämmitetään n. kaksi kelvinastetta ympäristön lämpötilaa korkeampaan lämpötilaan. 5
6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kosteutta mittaavaa anturira-kennetta (11) lämmitetään vakiotehoperiaatteella.
7. Laitteisto jäätymisen ennakoimiseksi, joka laitteisto käsittää - kosteuden mittausyksikön (11), joka puolestaan sisältää 15 - kosteuden mittauselimen (12), - kosteuden mittauselimen (12) läheisyyteen sijoitetun kosteuslämpötilan mit- 20 tauselimen (13), ja - laskentaelimet (10) jäätymissignaalin synnyttämiseksi lämpötila- ja kosteustiedoista, • i t 25 tunnettu siitä, että • · » · » “V - laitteisto käsittää kosteuden mittausyksiköstä (li) erillisen toisen kohdelämpötilan mittauseli-*·’ " men (14) varsinaisen mittauskohteen lämpötilan 30 mittaamiseksi, ja • · · · • · · · - kosteuden mittausyksikkö (11) sisältää lämmi- tyselimet (16) mittausyksikön lämmittämiseksi ympäristön lämpötilaa korkempaan lämpötilaan.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää säätöelimet (10) kosteuden mittausyksikön (11) rungon lämmittämiseksi n. 35 li 99164 kaksi kelvinastetta ympäristön lämpötilaa korkeampaan lämpötilaan.
9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen laitteisto, 5 tunnettu siitä, että laitteisto käsittää säätöelimet (10) kosteuden mittausyksikön (11) lämmittämiseksi va-kiotehoperiaatteella.
10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto, 10 tunnettu siitä, että laitteisto käsittää jäähdy- tyselimet kosteusanturin (12) jäähdyttämiseksi kasteeseen sekä kaksi kosteusmittausanturin (20, 21) läheisyyteen sijoitettua erisuuruista vastuselementtiä (22, 23), joihin syötetyn pulssimuotoisen signaalin avulla kastepiste on 15 ilmaistavissa.
11. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää lämmi- tyselementin kosteusanturin (12) polymeerikerroksen lämmit- 20 tämiseksi lyhytaikaisesti ainakin 100°K ympäristön lämpöti laa korkeampaan lämpötilaan. • · • · • · « • « < • · · · • · · • · · 99164
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI945385A FI99164C (fi) | 1994-04-15 | 1994-11-16 | Menetelmä kastepisteen tai kaasupitoisuuden mittaamiseksi sekä laitteisto jäätymisen ennakoimista varten |
| GB9811584A GB2323928B (en) | 1994-04-15 | 1995-03-30 | Apparatus for prediction of icing |
| GB9506528A GB2288465B (en) | 1994-04-15 | 1995-03-30 | Method of measuring dewpoint or gas concentration |
| DE19513274A DE19513274C2 (de) | 1994-04-15 | 1995-04-07 | Verfahren zur Messung des Taupunkts oder einer Gaskonzentration und Einrichtung zur Vorhersage einer Vereisung |
| FR9504397A FR2718848B1 (fr) | 1994-04-15 | 1995-04-12 | Procédé pour mesurer le point de rosée ou la concentration d'un gaz, et appareil pour prédire le givrage. |
| JP7087319A JP2801156B2 (ja) | 1994-04-15 | 1995-04-13 | 露点または気体濃度の測定方法と着氷予測装置 |
| US08/421,605 US5644080A (en) | 1994-04-15 | 1995-04-13 | Method of measuring dewpoint or gas concentration and apparatus for prediction of icing |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI941746A FI941746A0 (fi) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | Foerfarande foer maetning av daggpunkt eller gashalt |
| FI945385A FI99164C (fi) | 1994-04-15 | 1994-11-16 | Menetelmä kastepisteen tai kaasupitoisuuden mittaamiseksi sekä laitteisto jäätymisen ennakoimista varten |
| FI941746 | 1994-11-16 | ||
| FI945385 | 1994-11-16 |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI945385A0 FI945385A0 (fi) | 1994-11-16 |
| FI945385L FI945385L (fi) | 1995-10-16 |
| FI99164B FI99164B (fi) | 1997-06-30 |
| FI99164C true FI99164C (fi) | 1997-10-10 |
Family
ID=26159719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI945385A FI99164C (fi) | 1994-04-15 | 1994-11-16 | Menetelmä kastepisteen tai kaasupitoisuuden mittaamiseksi sekä laitteisto jäätymisen ennakoimista varten |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5644080A (fi) |
| JP (1) | JP2801156B2 (fi) |
| DE (1) | DE19513274C2 (fi) |
| FI (1) | FI99164C (fi) |
| FR (1) | FR2718848B1 (fi) |
| GB (1) | GB2288465B (fi) |
Families Citing this family (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE239224T1 (de) * | 1995-06-30 | 2003-05-15 | Klaus Zuechner | Messeinrichtung und verfahren zur bestimmung des wassergehaltes in einem gas |
| AT1469U1 (de) * | 1996-04-10 | 1997-05-26 | E & E Elektronik Gmbh | Verfahren zum ermitteln der absoluten luftfeuchtigkeit |
| US5792938A (en) * | 1996-12-13 | 1998-08-11 | Panametrics, Inc. | Humidity sensor with differential thermal detection and method of sensing |
| DE19719226C1 (de) * | 1997-05-07 | 1998-11-12 | Burkhard Am Orde | Verfahren zur Ermittlung von Witterungsverhältnissen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| US6073479A (en) * | 1998-11-13 | 2000-06-13 | General Electric Company | Dewpoint sensor |
| DE19937744A1 (de) * | 1999-08-10 | 2001-03-22 | Infineon Technologies Ag | Feuchtigkeitssensor |
| DE10019551A1 (de) * | 2000-04-20 | 2001-10-25 | Elk Ges Fuer Erstellung Layout | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der relativen Feuchte in Luft-/Gasgemischen |
| DE10033620A1 (de) * | 2000-07-11 | 2002-01-31 | Testo Gmbh & Co Kg | Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung der Feuchte in Gasen |
| US6695469B2 (en) * | 2001-11-19 | 2004-02-24 | Energy Absorption Systems, Inc. | Roadway freezing point monitoring system and method |
| JP3847162B2 (ja) * | 2001-12-21 | 2006-11-15 | 本田技研工業株式会社 | 湿度センサの温度制御装置 |
| US6910659B2 (en) * | 2002-10-22 | 2005-06-28 | The Boeing Company | Method and apparatus for liquid containment, such as for aircraft fuel vessels |
| US7175136B2 (en) * | 2003-04-16 | 2007-02-13 | The Boeing Company | Method and apparatus for detecting conditions conducive to ice formation |
| DE10336690A1 (de) * | 2003-08-09 | 2005-03-03 | Il-Metronic Sensortechnik Gmbh | Verfahren und Anordnung zur Messung der relativen Feuchte, insbesondere zur Messung niedriger Feuchten |
| KR101021759B1 (ko) * | 2003-08-20 | 2011-03-15 | 더 보잉 컴파니 | 결빙 상태를 검출하기 위한 방법 및 시스템 |
| DE102004005353B4 (de) * | 2004-02-03 | 2016-08-11 | CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik GmbH | Verfahren zur Bestimmung der Parameter von Gasen |
| ITMI20040249A1 (it) * | 2004-02-16 | 2004-05-16 | Consiglio Nazionale Ricerche | Rilevatore di condensa e metodo per rilevazione di condensa su una superficie |
| US7059170B2 (en) * | 2004-02-27 | 2006-06-13 | Nielsen-Kellerman, Inc. | Method and apparatus for measuring relative humidity of a mixture |
| US20050247106A1 (en) * | 2004-05-06 | 2005-11-10 | Honeywell International, Inc. | Relative humidity sensor enclosed with ceramic heater |
| US7331421B2 (en) * | 2005-03-30 | 2008-02-19 | The Boeing Company | Flow restrictors for aircraft inlet acoustic treatments, and associated systems and methods |
| US7360416B2 (en) | 2005-07-07 | 2008-04-22 | Ricoh Company, Ltd. | Non-contact condensation detecting apparatus |
| US7502717B2 (en) * | 2006-04-18 | 2009-03-10 | Honeywell International Inc. | Method for predicting air cycle machine turbine ice formation and shedding and journal bearing wear |
| US7340949B1 (en) * | 2006-11-08 | 2008-03-11 | University Corporation For Atmospheric Research | Precipitation measurement device |
| US8741120B2 (en) * | 2007-10-15 | 2014-06-03 | Life Safety Distribution Ag | Humidity control apparatus for electrochemical sensors |
| US20110094292A1 (en) * | 2009-10-23 | 2011-04-28 | Mingsheng Liu | Apparatus for air property measurement |
| US9304098B2 (en) | 2013-02-04 | 2016-04-05 | Veris Industries, Llc | Capacitive humidity sensor with hysteresis compensation |
| US10197519B2 (en) | 2013-03-15 | 2019-02-05 | H2Scan Corporation | Gas sensing systems and methods |
| US9429680B2 (en) * | 2014-08-07 | 2016-08-30 | The Boeing Company | Ice crystal icing engine event probability estimation apparatus, system, and method |
| WO2016111253A1 (ja) * | 2015-01-08 | 2016-07-14 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 湿度測定装置 |
| DE102017210064A1 (de) * | 2017-06-14 | 2018-12-20 | E + E Elektronik Ges.M.B.H. | Verfahren zum Betrieb einer Sensoranordnung und hierzu geeignete Sensoranordnung |
| EP3454027B1 (de) * | 2017-09-07 | 2019-10-02 | E+E Elektronik Ges.M.B.H. | Messaufnehmer zum ermitteln der feuchtigkeit |
| TWM569412U (zh) * | 2018-08-07 | 2018-11-01 | 捷騰光電股份有限公司 | 溫濕度感測模組之烘乾裝置 |
| CN112034007B (zh) * | 2020-09-01 | 2024-03-01 | 泰州市气象局 | 一种微波辐射计间接测量露点温度方法及系统 |
| BE1029879B1 (nl) * | 2021-10-26 | 2023-05-30 | Atlas Copco Airpower Nv | Methode en apparaat voor het indirect bepalen van het dauwpunt van perslucht |
| DE102024001578A1 (de) * | 2024-05-15 | 2025-11-20 | E+E Elektronik Ges.M.B.H. | Messvorrichtung und Verfahren zur Bestimmung und Ausgabe der Taupunkttemperatur eines umgebenden Mediums |
Family Cites Families (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3287974A (en) * | 1964-03-30 | 1966-11-29 | Holley Carburetor Co | Ice condition detection device |
| SE349866B (fi) * | 1969-02-13 | 1972-10-09 | D Schreiber | |
| FI58402C (fi) * | 1977-12-02 | 1981-01-12 | Vaisala Oy | Foerfarande foer nedsaettning av icke oenskvaerda egenskaper hos en elektrisk fuktighetsgivare |
| FI58403C (fi) * | 1979-03-29 | 1981-01-12 | Vaisala Oy | Regleranordning i fuktighetsgivare |
| JPS5610244A (en) * | 1979-07-04 | 1981-02-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Temperature sensor controlling device |
| US4399684A (en) * | 1981-11-27 | 1983-08-23 | Sierra Monitor Corporation | Gas measurement method |
| DE3148938A1 (de) * | 1981-12-10 | 1983-06-23 | Rettungsdienst Stiftung Björn Steiger e.V., 7057 Winnenden | Glatteis-warneinrichtung an strassen |
| DE3364035D1 (en) * | 1982-04-15 | 1986-07-17 | Cerberus Ag | Gas and/or vapour alarm device |
| JPS5916673A (ja) * | 1982-07-21 | 1984-01-27 | Hitachi Seiko Ltd | ア−ク溶接機 |
| DE3231534A1 (de) * | 1982-08-25 | 1984-03-01 | Endress Hauser Gmbh Co | Taupunktmessgeraet |
| DE3409401A1 (de) * | 1984-03-14 | 1985-09-19 | Winfried Dr.-Ing. 7500 Karlsruhe Lück | Wasserdampfdruckkompensierende feuchtemesseinrichtung |
| JPS6115551U (ja) * | 1984-07-04 | 1986-01-29 | 三菱重工業株式会社 | 結露防止装置 |
| JPH0517650Y2 (fi) * | 1986-01-31 | 1993-05-12 | ||
| GB2190203A (en) * | 1986-05-08 | 1987-11-11 | Protimeter Plc | Apparatus for use in diagnosing condensation or the likelihood thereof |
| DE3633015A1 (de) * | 1986-09-29 | 1988-04-07 | Draegerwerk Ag | Verfahren und anordnung zur messung des taupunktes |
| US4793182A (en) * | 1987-06-02 | 1988-12-27 | Djorup Robert Sonny | Constant temperature hygrometer |
| US4793181A (en) * | 1987-06-02 | 1988-12-27 | Djorup Robert Sonny | Constant temperature sorption hygrometer |
| DE3740719A1 (de) * | 1987-12-01 | 1989-06-15 | Endress Hauser Gmbh Co | Verfahren und anordnung zur messung des wasserdampf-taupunkts in gasen |
| JP2717424B2 (ja) * | 1988-10-29 | 1998-02-18 | 富士重工業株式会社 | 車両用ウィンドシールドの着霜防止装置 |
| DE3919864A1 (de) * | 1989-06-19 | 1990-12-20 | Testoterm Mestechnik Gmbh & Co | Kapazitiver feuchtesensor |
| DE3923595C1 (fi) * | 1989-07-17 | 1990-12-20 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung Ev, 8000 Muenchen, De | |
| JPH04203958A (ja) * | 1990-11-29 | 1992-07-24 | Sensor Tec:Kk | ガス濃度測定方法及びその装置 |
| JPH0599877A (ja) * | 1991-06-25 | 1993-04-23 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 感湿装置 |
| US5365784A (en) * | 1992-04-30 | 1994-11-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Humidity sensing apparatus and method |
| JP3295894B2 (ja) * | 1992-06-19 | 2002-06-24 | グローリー工業株式会社 | 湿度センサ |
| FI96640C (fi) * | 1993-08-23 | 1996-07-25 | Vaisala Oy | Menetelmä suhteellisen kosteuden mittaamiseksi, etenkin radiosondeissa |
| FI95626C (fi) * | 1993-09-29 | 1996-02-26 | Vaisala Oy | Menetelmä ja järjestely kosteuden mittauksessa, etenkin radiosondeissa |
-
1994
- 1994-11-16 FI FI945385A patent/FI99164C/fi not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-03-30 GB GB9506528A patent/GB2288465B/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-04-07 DE DE19513274A patent/DE19513274C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-04-12 FR FR9504397A patent/FR2718848B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1995-04-13 JP JP7087319A patent/JP2801156B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1995-04-13 US US08/421,605 patent/US5644080A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2718848A1 (fr) | 1995-10-20 |
| FI99164B (fi) | 1997-06-30 |
| FR2718848B1 (fr) | 1997-09-12 |
| GB2288465A (en) | 1995-10-18 |
| JPH07294469A (ja) | 1995-11-10 |
| DE19513274A1 (de) | 1995-11-23 |
| DE19513274C2 (de) | 2002-01-17 |
| GB9506528D0 (en) | 1995-05-17 |
| GB2288465B (en) | 1998-11-18 |
| US5644080A (en) | 1997-07-01 |
| FI945385L (fi) | 1995-10-16 |
| FI945385A0 (fi) | 1994-11-16 |
| JP2801156B2 (ja) | 1998-09-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI99164C (fi) | Menetelmä kastepisteen tai kaasupitoisuuden mittaamiseksi sekä laitteisto jäätymisen ennakoimista varten | |
| Scanlon et al. | 3.2. 4 Miscellaneous methods for measuring matric or water potential | |
| US6575621B1 (en) | Dew point hygrometers and dew sensors | |
| FI96640B (fi) | Menetelmä suhteellisen kosteuden mittaamiseksi, etenkin radiosondeissa | |
| FI82554C (fi) | Kalibreringsfoerfarande foer maetning av den relativa halten av gas eller aonga. | |
| US20030214310A1 (en) | Planar capacitive transducer | |
| Gallery et al. | Luminescent thermometry for aerodynamic measurements | |
| US20010003249A1 (en) | Measurement method and system for humidity or gas concentration sensor | |
| WO2010138950A2 (en) | Hydrogen chlorine level detector | |
| US20100071460A1 (en) | Signal quality of field effect transistor-based humidity sensors or gas sensors | |
| US6926439B2 (en) | Dew point hygrometers and dew sensors | |
| EP0805968B1 (en) | Real-time measuring method | |
| JP3310430B2 (ja) | 計測装置および計測方法 | |
| Kanagaraj et al. | Simultaneous measurements of thermal expansion and thermal conductivity of FRPs by employing a hybrid measuring head on a GM refrigerator | |
| GB2323928A (en) | Sensing humidity and prediction of icing | |
| Roberts | Dew point temperature | |
| Berlicki et al. | Thermoelement humidity sensor | |
| Neumayer et al. | Ice sensing using combined capacitive and impedance spectroscopic measurements | |
| FI122007B (fi) | Menetelmä ja laite lämpötilariippuvuuksien mittaamiseksi ja menetelmän käyttö mittausvirheiden kompensoimiseen | |
| JP2001281182A (ja) | 湿度検出装置 | |
| Fraden | Humidity and moisture sensors | |
| JP3502085B2 (ja) | 計測装置 | |
| JP2008249689A5 (fi) | ||
| Venugopalan et al. | Evaluation and calibration of FBG-based relative humidity sensor designed for structural health monitoring | |
| Holbo | A dew-point hygrometer for field use |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB | Publication of examined application | ||
| MM | Patent lapsed |