HU185235B - Temperature-compensated electric signal transducer for measuring humidity - Google Patents

Temperature-compensated electric signal transducer for measuring humidity Download PDF

Info

Publication number
HU185235B
HU185235B HU19581A HU19581A HU185235B HU 185235 B HU185235 B HU 185235B HU 19581 A HU19581 A HU 19581A HU 19581 A HU19581 A HU 19581A HU 185235 B HU185235 B HU 185235B
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
temperature
oscillator
measuring
moisture
resistance
Prior art date
Application number
HU19581A
Other languages
German (de)
Hungarian (hu)
Inventor
Johannes Mueller
Original Assignee
Luft U Kaeltetechnik Veb K
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Luft U Kaeltetechnik Veb K filed Critical Luft U Kaeltetechnik Veb K
Publication of HU185235B publication Critical patent/HU185235B/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/223Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance for determining moisture content, e.g. humidity
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/045Circuits
    • G01N27/046Circuits provided with temperature compensation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

Elektrischer Feuchtegeber mit Temperaturkompensation. Anwendungsgebiet ist die Analysenmesstechnik. In dem erfindungsgemaessen elektrischen Feuchtegeber wird der Einfluss der Temperatur des Messobjektes auf den Feuchtemesswert fehlerfrei kompensiert, ohne ein Temperaturmesselement mit seinen bekannten Nachteilen einsetzen zu muessen. Das wird damit erreicht, dass ein oder mehrere dielektrische Feuchtemesselemente in die Kette eines Phasenschieberoszillators eingesetzt werden. Damit entsteht im Oszillator ein feuchteabhaengiges frequenzanaloges elektrisches Signal. Bei Temperaturaenderungen des Messobjektes veraendern sich dessen Blind- und Wirkwiderstand gleichsinnig. Diese gleichsinnige Wirkung der Temperatur auf diese beiden Widerstandsarten wird im Phasenschieberoszillator in eine gegensinnige Wirkung auf die Oszillatorfrequenz umgewandelt.Electric humidity transmitter with temperature compensation. Field of application is analytical metrology. In the electric humidity sensor according to the invention, the influence of the temperature of the measurement object on the moisture measurement value is compensated without errors, without having to use a temperature measuring element with its known disadvantages. This is accomplished by using one or more dielectric moisture sensing elements in the chain of a phase shifter oscillator. This creates a moisture-dependent frequency-analogue electrical signal in the oscillator. When the temperature of the measured object changes, its reactive and reactive resistance change in the same direction. This same-sense effect of the temperature on these two types of resistance is converted in the phase shifter oscillator in an opposite effect on the oscillator frequency.

Description

A találmány alkalmazási területeField of the Invention

A találmány az analitikai méréstechnika területére vonatkozik. Mindenekelőtt levegő és más gázok, valamint szilárd anyagok és folyadékok nedvességtartalmának mérésére alkalmas.The present invention relates to the field of analytical measurement technology. Above all, it is suitable for measuring the moisture content of air and other gases as well as solids and liquids.

Az ismeri műszaki megoldások jellemzéseCharacterization of familiar technical solutions

Nedvességmérésre szolgáló elektromos jeladók ismertek, ezek a mérendő objektum nedvességtartalmával arányos vagy annak megfelelő elektromos jelet szolgáltatnak. Mivel a mérendő objektum hőmérséklete a nedvességtartalomról informáló elektromos jelet alapvetően meghamisítja, a nedvességmérésre szolgáló ismert jeladóknál a mérendő objektum hőmérsékletének ezt a befolyását úgy küszöbölik ki, hogy a nedvességmérő elemmel együtt, annak közelében hőmérsékletmérő elemet is elrendeznek, amelynek kimenő elektromos jele a nedvességtartalommal kapcsolatos elektromos jellel megfelelő kapcsolatba hozható. Ezeknek az ismert elektromos jeladóknak az a hátrányuk, hogy a nedvességmérést zavaró hőmérsékleti hatások kiküszöbölése csak bizonyos hibahatárok között lehetséges, mivel a szükséges hőmérsékletmérő elem a nedvességtartalommal kapcsolatosan kellett jel számára mértékadó hőmérséklet hibátlan meghatározását nem teszi lehetővé. Ennek oka, hogy a hőmérsékletmérő elem a nedvességmérés helyétől elválasztva helyezkedik el, az elemet meghatározott tehetetlenség jellemzi, saját mérőárama melegíti és az idő múlásával az elem Öregszik.Electrical encoders for measuring humidity are known and provide an electrical signal proportional to or equivalent to the humidity of the object being measured. Since the temperature of the object to be measured substantially falsifies the electrical signal that informs about the moisture content, in known encoders for measuring moisture, this influence of the temperature of the object to be measured is eliminated by arranging a temperature measuring element along with the humidity measuring element. can be properly linked. These known electric encoders have the disadvantage that the temperature effects which interfere with the humidity measurement can be eliminated only within certain error limits, since the required temperature measuring element does not allow the determination of the temperature of the signal required for the moisture content. The reason for this is that the temperature measuring element is separated from the humidity measurement location, the element is characterized by a certain inertia, it is heated by its own measuring current and the element gets older over time.

A találmány céljaObject of the invention

A találmány szerint nedvességméréshez kidolgozott elektromos jeladóban az előbb említett hátrányokat ki kívánjuk küszöbölni, a zavaró hőmérsékleti hatásokat hibamentesen kívánjuk kiegyenlíteni oly módon, hogy ehhez külön hőmérsékletmérő elemre ne legyen szükség.In the electric encoder for humidity measurement according to the invention, the above-mentioned disadvantages are to be eliminated, and the disturbing temperature effects are to be compensated for without the need for a separate temperature measuring element.

A találmány lényegének ismertetéseSummary of the Invention

A találmány szerinti, nedvességmérésre szolgáló jeladó egy vagy több olyan nedvességmérő elemből áll, amelyek frekvenciameghatározó tagokként fázistoló oszcillátor ellenállás-kapacitás láncába vannak beiktatva. Ily módon a jeladó a nedvességtartalomtól függő frekvenciaanalóg elektromos jelel szolgáltat. Gázok nedvességtartalmának méréséhez a nedvességmérő elem olyan nedvességtől függő értékű elektromos ellenállás, amely igen vékony rétegként hordozóra van felvíve. Ez a vékony ellenállásréteg a környező gáz vízgőzlartalmával oly módon jut kapcsolatba, hogy növekvő nedvességtartalom esetén a gázból vizet vesz fel és fordítva. Ez a vízáramlás (anyagcsere) az ellenállásrélegben a löltéshordozók koncentrációjának megváltozását okozza. Az ezekben az esetekben általában korlátos koncentrációértékek mellett a töltéshordozók az ellenállásréteg szilárd határfelületéhez igen erősen kötődnek, ezért határfelületi polarizáció lép fel. Ebből következően a környezetben levő gáz nedvességtartalmának megváltozásai mindenek előtt az ellenállásréteg meddő ellenállását befolyásolja. A hőmérséklet változásai során a gáz és az cllenállásréteg közölt hőcsere (energiacsere) zajlik le. Ezzel kizárólag az ellenállásrétegben levő töltéshordozók mozgékonysága változik. A hőmérsék letvállozások hatására az. ellenállásréteg aktív ellenállása és meddő ellenállása ugyanolyan irányban változik. Mind a nedvességtartalom, mind pedig a hőmérséklet egyidejűleg és egyazon méröelem állapotára hat, vagyis az ellenállásréteget befolyásolja. Ellenállásból és kapacitásokból álló lánccal kialakított fázistoló oszcillátorban a saját frekvenciát a lánc tagjainak értéke döntően meghatározza. Ha a fentiekben leírt ellenállásréteg, amely egyidejűleg hőmérséklet és nedvességtartalom érzékelésére alkalmas, a fázistoló oszcillátor láncának egyik tagját alkotja, akkor az ellenállásréteg aktív és meddő ellenállása az oszcillátor-frekvenciát ellenkező értelemben befolyásolja. A hőmérséklet által a két ellenállást ipus értékére gyakorolt azonos értelmű hatást a fázisloló oszcillátor az oszcillátor-frekvenciában jelentkező ellenkező értelmű hatássá alakítja át. Ily módon a hőmérséklet hatása elvileg kompenzált lesz. A fázistoló láncban az R és C értékek megfelelő megválasztásával a teljes kompenzálás biztosítható. Ha a fázistoló oszcillátor kapacitásokból és ellenállásokból álló láncában a mérőkondenzátorokat nedvességtartalom mérésére alkalmas elemekkel váltjuk fel, ahol a mérőelemek terében szilárd anyagokat is el lehet helyezni, vagy azon folyadékokat átvezetni, akkor a jeladó a szilárd anyag nedvességtartalmától vagy a folyadék víztartalmától függő frekvenciaanalóg elektromos jelet szolgáltat, amely a gáz nedvességtartalmának méréséhez hasonlóan a mérendő objektum hőmérsékletétől független.The humidity transducer of the present invention consists of one or more humidity sensing elements that are incorporated as frequency determining members into a phase shift oscillator resistor capacity chain. In this way, the transmitter delivers a frequency-dependent electrical signal that depends on the moisture content. For measuring the moisture content of gases, the moisture meter is a moisture resistance electrical resistance which is applied as a very thin layer to a substrate. This thin layer of resistance communicates with the water vapor content of the surrounding gas by absorbing water from the gas at increasing humidity and vice versa. This water flow (metabolism) causes a change in the concentration of charge carriers in the resistor. In these cases, at generally limited concentration values, the charge carriers bind very strongly to the solid interface of the resistor layer, and therefore interface polarization occurs. Consequently, changes in the moisture content of the gas in the environment primarily affect the resistivity of the resistance layer. As the temperature changes, the heat exchange (energy exchange) between the gas and the clenalisation layer takes place. This changes only the mobility of the charge carriers in the resistor layer. As a result of temperature declines,. the active resistance of the resistor layer and the resistance of the barrier change in the same direction. Both the moisture content and the temperature affect the state of the same measuring element at the same time, thus affecting the resistance layer. In a phase shift oscillator with a resistance and capacitance chain, its own frequency is decisively determined by the value of its members. If the resistor layer described above, which is simultaneously capable of sensing temperature and humidity, is a member of the phase shift oscillator circuit, the active and reactive resistance of the resistor layer affects the oscillator frequency in the opposite sense. The equivalent effect of temperature on the ipus value of the two resistors is converted by the phase shifter oscillator to the opposite effect on the oscillator frequency. In this way, the effect of temperature will in principle be compensated. By properly selecting R and C values in the phase shift chain, full compensation can be assured. By replacing the measuring capacitors in the phase shift oscillator capacitance and resistance circuit with elements suitable for measuring the moisture content, where solids can be placed in or through the fluids, the transducer is dependent on the moisture content of the solid or the , which, like measuring the moisture content of the gas, is independent of the temperature of the object being measured.

A fázisloló láncban az R és C értékek megfelelő biztosításával a mindenkori mérendő objektum hőmérsékletének kompenzálása optimális módon biztosítható.By properly securing the R and C values in the phase shear chain, the temperature compensation of the object being measured is optimally ensured.

Kiviteli példaExecution example

A nedvesség méréséhez kialakított találmány szerinti elektromos jeladót a továbbiakban példaként! kiviteli alakok kapcsán ismertetjük.An electric transmitter according to the invention for measuring humidity will now be exemplified. Embodiments of the Invention.

1. ábra: a találmány szerinti jeladó gázokban végzendő mérésekre alkalmas változatának kapcsolási vázlata, aFig. 1 is a schematic diagram of a variant of the transducer according to the invention suitable for measurement in gases, a

2. ábra: az 1. ábra szerinti jeladó átviteli karakterisztikája, aFig. 2 is a transmission characteristic of the encoder of Fig. 1, a

3. ábra: szilárd anyagok és folyadékok méréséhez kidolgozott elektromos jeladó kapcsolási vázlata, aFig. 3 is a schematic diagram of an electrical encoder for solids and liquids measurement, a

4. ábra: a 3. ábra szerinti jeladó átviteli karakterisztikája a kondenzátorok terében elhelyezett szénpor mérésekor, míg azFigure 4 shows the transmission characteristics of the encoder of Figure 3 when measuring the carbon dust in the capacitor space,

5. ábra: a 3. ábra szerinti jeladó átviteli karakterisztikája a kondenzátorok terében elhelyezett vízmctanol-keverék mérése esetén.Fig. 5 is a transmission characteristic of the transducer of Fig. 3 when measuring a mixture of water-methanol in a condenser space.

Az I. ábrán szaggatott vonallal körbevett kocka mutatja a frekvenciát meghatározó háromtagú 1 fázistoló láncot (RC-láncot). A lánc ellenállástagjainak helyébe 2 dielektromos nedvességmérő elemek vannak beiktatva, amelyeket erősen vázlatos módon aktív és meddő ellenállásból összetett egységként mutatunk be. A 3 bemenetnél üzemi egyenfeszültség van bevezetve, míg 4 kimenetnél a nedvességtartalomtól függő frekvenciaanalóg elektromos jel vehető le. A 2. ábra szerinti átviteli karakterisztikában a kimeneti jel (ordinátatengefy) és a relatív légnedvesség (abszcisszatengely) összefüggésének az ismert nedvességmérő elemek alkalmazásávalFigure I is a dashed box showing the frequency-determining three-membered phase shift chain (RC chain). The chain resistance members are replaced by 2 dielectric humidity sensing elements, which are shown schematically as an assembly of active and reactive resistors. At the 3 inputs, a DC operating voltage is supplied, while at the 4 output, the frequency-dependent electrical analog signal is output. In the transmission characteristic of Fig. 2, the relationship between the output signal (ordinate axis) and the relative air humidity (abscissa) using known humidity measurement elements

185 235 megállapított görbéje látható. Az egyes jelek különböző hőmérséklelértékeket jelölnek. A pontok 20 °C, az üres tér 40 °C, a háromszögek 60 °C hőmérsékletet jelentenek. A 3. ábra szerinti jeladó az 1. ábrán bemutatotthoz képest a következő különbségeket mutatja;185,235 found curves. Each signal represents different temperature values. The points are 20 ° C, the free space 40 ° C, the triangles 60 ° C. The encoder of FIG. 3 shows the following differences from the one shown in FIG. 1;

Az 1 fázisloló lánc négy tagból áll. A három tagból álló lánchoz képest ennek az az előnye, hogy az oszcillátor kisebb erősítés melletti rezgésbe jön, ami különösen a nagyobb frekvenciák esetében elő- 1 nyös. A fázistoló lánc longitudinális ellenállásokkal és transzverzális kapacitásokkal van kialakítva, aminek révén a longitudinális kapacitásokhoz és a transzverzális ellenállásokhoz viszonyítva nagyobb frekvenciák érhetők el. A lánc kondenzátoros tagja 1 helyében 5 dielektromos mérőkondenzátor van beiktatva, amelynek terébe szilárd anyag vagy folyadék helyezhető el, illetve ez utóbbi áramoltatható.Phase 1 chain consists of four members. Compared to a three-membered chain, this has the advantage that the oscillator vibrates at lower amplification, which is particularly advantageous at higher frequencies. The phase shift chain is made up of longitudinal resistances and transverse capacities, whereby higher frequencies are obtained relative to longitudinal capacities and transverse resistors. A dielectric measuring capacitor 5 is inserted in place of the capacitor member 1 of the chain, into which a solid or liquid can be placed or flowed.

Itt is erőteljesen leegyszerűsítve a jeladó meddő és aktív ellenállásokból van összeállítva. * 2Here, too, the transducer is composed of reactive and active resistors in a very simplistic manner. * 2

A 4. ábra szerinti átviteli karakterisztika brikettáláshoz előkészített szénpor nedvességtartalmának {abszcisszatengely) változását és a megfelelő kimenőjelet (ordinátatengely) mutatja, ahol mérőkondenzátorként ismert szórásmezejü kondenzátort alkalmaztunk. Az 5. ábra szerinti átviteli karakterisztika metanol-víz-keverékek esetében a kimenőjel (ordinátatengely) és a keverék összetétele (abszcisszalengely) közötti összefüggést mutatja, ahol ínérőkondenzátorként ismert átfolyási kondenzátort alkalmaztunk.The transmission characteristic of Fig. 4 shows the change in moisture content (abscissa) of the carbon powder prepared for briquetting and the corresponding output signal (ordinate axis) using a scattering capacitor known as a measuring capacitor. The transmission characteristic of the methanol-water mixtures of Figure 5 shows the relationship between the output signal (ordinate axis) and the composition of the mixture (abscissa), using a flow capacitor known as a tendon capacitor.

Claims (1)

Szabadalmi igénypontA patent claim I lőmérsékletkompcnzáll elektromos jeladó nedvességméréshez, amely dielektromos mérőelemekkel és fázistoló láncot tartalmazó fázistoló oszcillátorral van kialakítva, azzal jellemezve, hogy egy vagy több dielektromos mérőelem (2, 5) a fázistoló lánc (!) egy vagy több elemének helyére van beiktatva.An electrical temperature transducer for measuring moisture, which is formed by dielectric measuring elements and a phase shift oscillator comprising a phase shifting chain, characterized in that one or more dielectric measuring elements (2,5) are inserted in place of one or more elements of the phase shifting chain (!).
HU19581A 1980-03-27 1981-01-29 Temperature-compensated electric signal transducer for measuring humidity HU185235B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD21995480A DD157979A3 (en) 1980-03-27 1980-03-27 TEMPERATURE COMPENSATED ELECTRIC HUMIDIFIER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
HU185235B true HU185235B (en) 1984-12-28

Family

ID=5523351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU19581A HU185235B (en) 1980-03-27 1981-01-29 Temperature-compensated electric signal transducer for measuring humidity

Country Status (3)

Country Link
DD (1) DD157979A3 (en)
DE (1) DE3100057A1 (en)
HU (1) HU185235B (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10239264A (en) * 1997-02-25 1998-09-11 Sanriki Kogyo Kk Electric resistance type moisture sensor
GB9704064D0 (en) * 1997-02-27 1997-04-16 Aromascan Plc Electronic circuits

Also Published As

Publication number Publication date
DE3100057A1 (en) 1981-12-17
DD157979A3 (en) 1982-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Schubert et al. A polyimide-based capacitive humidity sensor
US6867602B2 (en) Methods and systems for capacitive balancing of relative humidity sensors having integrated signal conditioning
US20040008471A1 (en) Relative humidity sensor with integrated signal conditioning
JPS6236161B2 (en)
JPS56126769A (en) Impedance meter
HU185235B (en) Temperature-compensated electric signal transducer for measuring humidity
US3728897A (en) Compensated fuel gage
Khan An improved linear temperature/voltage converter using thermistor in logarithmic network
GB2112524A (en) Displacement or inclination sensors
Broughton Analysis and design of almost-linear one-thermistor temperature transducers
US5552703A (en) Inclination sensor using sensing coils wound on linear vessel partially filled with fluid
US3020476A (en) Measuring apparatus
SU1038864A1 (en) Electric moisture meter
Narayana et al. Design and development of improved linearized network based liquid level transmitter
Sigdell A principle for capacitance measurement, suitable for linear evaluation of capacitance transducers
JPH0517649Y2 (en)
SU594448A1 (en) Device for measuring solid phase content in pulp
SU987497A1 (en) Liquid electric conductivity pickup
JPS631237Y2 (en)
Lin et al. Capacitive thin film gas sensor with signal processing system for determination of SO2
Fengxiang Flicker phase noise in transistorized amplifier
SU470772A1 (en) Magnetoresistance sensor
JPH0228443Y2 (en)
SU750390A1 (en) Device for measuring parameters of capacitors
SU1075172A1 (en) Device for compensating temperature error of electric measuring converter