PL200055B1 - Urządzenie do pomiaru wilgotności gazu - Google Patents

Abstract

Urządzenie do pomiaru wilgotności gazu, na zasadzie detekcji punktu rosy, zawierające czujnik do detekcji punktu rosy, umieszczony na elemencie chłodzącym złączonym z układem chłodzącym i wyposażony w czujnik temperatury sprzężony z układem do rejestracji temperatury, połączonym z układem pamiętająco-przeliczającym, zawierające nadto przetwornik nadawczy oraz przetwornik odbiorczy, znamienne tym, że jako czujnik do detekcji punktu rosy zawiera cienką, sprężystą membranę (4), wykonaną na podłożu krzemowym, na powierzchni której są umieszczone przetwornik nadawczy (3) i przetwornik odbiorczy (2), korzystnie piezoelektryczne, elektrostastatyczne lub magnetoelektryczne, przy czym przetwornik nadawczy (3) i przetwornik odbiorczy (2) są usytuowane w pętli sprzężenia zwrotnego wzmacniacza (1), z którym tworzą generator, którego wejście jest połączone z przetwornikiem odbiorczym (2), zaś wyjś cie z przetwornikiem nadawczym (3), wejściem układu pamiętająco-przeliczającego oraz wejściem układu chłodzącego (6)

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do pomiaru wilgotności gazu, na zasadzie detekcji punktu rosy.

Znane są urządzenia do pomiaru wilgotności gazu, na zasadzie detekcji punktu rosy, zawierające detektor punktu rosy, najczęściej w postaci płytki, z lustrzaną górną powierzchnią, omywany badanym gazem, umieszczony na elemencie chłodzącym, połączonym z układem chłodzącym. Urządzenia zawierają czujnik temperatury sprzężony z układem pomiaru temperatury, połączonym z układem pamiętająco-przeliczającym oraz układ do detekcji punktu rosy połączony, za pośrednictwem komparatora, z układem chłodzącym. Detekcji punktu rosy dokonuje się w tych urządzeniach metodą optyczną, metodą rezystancyjną lub psychrometryczną.

Podczas korzystania z tych urządzeń występuje niebezpieczeństwo zniekształcenia wyników detekcji punktu rosy pod wpływem zanieczyszczeń oraz w warunkach występowania zjawiska wody przechłodzonej (dla temperatur ujemnych). Nadto znane urządzenia do pomiaru wilgotności charakteryzuje stosunkowo skomplikowana budowa.

Urządzenie do pomiaru wilgotności gazu, na zasadzie detekcji punktu rosy, zawierające czujnik do detekcji punktu rosy, umieszczony na elemencie chłodzącym złączonym z układem chłodzącym i wyposażony w czujnik temperatury sprzężony z układem do rejestracji temperatury, połączonym z układem pamiętająco-przeliczającym, zawierające nadto przetwornik nadawczy oraz przetwornik odbiorczy, według wynalazku, jako czujnik do detekcji punktu rosy zawiera cienką, sprężystą membranę, wykonaną na podłożu krzemowym, na powierzchni której są umieszczone przetwornik nadawczy i przetwornik odbiorczy, korzystnie piezoelektryczne, elektrostastatyczne lub magnetoelektryczne. Przetwornik nadawczy i przetwornik odbiorczy są usytuowane w pętli sprzężenia zwrotnego wzmacniacza, z którym tworzą generator, którego wejście jest połączone z przetwornikiem odbiorczym, zaś wyjście z przetwornikiem nadawczym, wejściem układu chłodzącego oraz wejściem układu pamiętająco-przeliczającego.

Urządzenie według wynalazku eliminuje niedogodności dotychczasowych urządzeń do pomiaru wilgotności gazu. Dodatkową zaletą urządzenia według wynalazku jest możliwość jego miniaturyzacji.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku schematycznym.

Urządzenie do pomiaru wilgotności gazu jest wyposażone w sprężystą membranę 4, wykonaną na podłożu krzemowym, umieszczoną na elemencie chłodzącym Peltiera 5, złączonym z układem chłodzącym 6. Na powierzchni membrany 4 jest umieszczony termorezystancyjny czujnik 7 połączony z układem 8 do pomiaru temperatury, którego wyjście jest połączone z wejściem przetwornika 9 do rejestracji temperatury, którego wyjście jest z kolei połączone z komputerem wyposażonym w program, który na podstawie wartości temperatury punktu rosy, w oparciu o znaną zależność ciśnienia pary nasyconej od temperatury, dokonuje wyliczenia wilgotności powietrza. Na powierzchni membrany 4 jest umieszczony piezoelektryczny przetwornik nadawczy 3 oraz piezoelektryczny przetwornik odbiorczy 2, umieszczone w pętli sprzężenia zwrotnego wzmacniacza 1, z którym tworzą generator, którego wejście jest połączone z przetwornikiem odbiorczym 2, zaś wyjście z przetwornikiem nadawczym 3, wejściem przetwornika 9 oraz wejściem układu chłodzącego 6.

Membranę 4, usytuowaną na elemencie chłodzącym 5, umieszcza się w badanym gazie i uruchamia generator, którego sygnał wyjściowy zasila przetwornik nadawczy 3 i równocześnie jest doprowadzany do układu chłodzącego 6, który, za pomocą elementu chłodzącego 5, powoduje chłodzenie membrany 4. Przetwornik nadawczy 3, przy pomocy sił elektrostrykcji, wytwarza w membranie 4 płytową falę ultradźwiękową. Przetwornik odbiorczy 2 dokonuje detekcji parametrów fali wytworzonej w membranie 4 i sygnał z tego przetwornika jest wprowadzany do wzmacniacza 1. W chwili pojawienia się kropel rosy na powierzchni membrany 4 i zaniku drgań membrany 4, za pomocą czujnika 7 i układu 8, dokonywany jest pomiar temperatury powierzchni membrany 4 tj. temperatury punktu rosy i wynik pomiaru, rejestrowany przez przetwornik 9, jest wprowadzany do komputera. Jednocześnie sygnał wyjściowy wzmacniacza 1, doprowadzony do układu chłodzącego 6 powoduje zmniejszenie intensywności chłodzenia membrany 4. Temperatura membrany 4 rośnie, w wyniku czego następuje osuszenie jej powierzchni. Z chwilą osuszenia powierzchni membrany 4 parametry fali ultradźwiękowej zmieniają się (wzrasta amplituda i prędkość fazowa fali) i zmieniony sygnał z przetwornika 2, jest wprowadzony do wzmacniacza 1, który z kolei, za pośrednictwem układu 6, powoduje wzrost intensywności chłodzenia membrany 4 przez element 5 i cykl pracy urządzenia powtarza się. W wyniku cyklicznego chłodzenia i ogrzewania membrany 4 wyznacza się temperaturę punktu rosy. Na podstawie

PL 200 055 B1 wartości temperatury punktu rosy, w oparciu o znaną zależność ciśnienia pary nasyconej od temperatury, program komputera dokonuje wyliczenia wilgotności powietrza. Wynik pomiaru odczytuje się na ekranie monitora.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Urządzenie do pomiaru wilgotności gazu, na zasadzie detekcji punktu rosy, zawierające czujnik do detekcji punktu rosy, umieszczony na elemencie chłodzącym złączonym z układem chłodzącym i wyposażony w czujnik temperatury sprzężony z układem do rejestracji temperatury, połączonym z układem pamiętająco-przeliczającym, zawierające nadto przetwornik nadawczy oraz przetwornik odbiorczy, znamienne tym, że jako czujnik do detekcji punktu rosy zawiera cienką, sprężystą membranę (4), wykonaną na podłożu krzemowym, na powierzchni której są umieszczone przetwornik nadawczy (3) i przetwornik odbiorczy (2), korzystnie piezoelektryczne, elektrostastatyczne lub magnetoelektryczne, przy czym przetwornik nadawczy (3) i przetwornik odbiorczy (2) są usytuowane w pętli sprzężenia zwrotnego wzmacniacza (1), z którym tworzą generator, którego wejście jest połączone z przetwornikiem odbiorczym (2), zaś wyjście z przetwornikiem nadawczym (3), wejściem układu pamiętająco-przeliczającego oraz wejściem układu chłodzącego (6).