RU1786422C - Конденсационный гигрометр на поверхностно-акустических волнах - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области неразрушающих средству методов контрол  и может быть использовано дл  измерени  влажности атмосферного воздуха и контрол  влажности в гигростатах. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  температуры точки росы путем автоматического регулировани  массы влаги , сконденсированной в капилл рных порах . Цель .осуществл етс  тем, что в конденсационном парометре на поверхно5 3 4 f стно-акустических волнах (ПАВ), содержащем полупроводниковый микрохолодильник 1 с источником питани  14, пластину 3, закрепленную нерабочей стороной на нем, регистратор температуры точки росы 13, пластина выполнена из пьезоматериала. С рабочей стороны ее выполнена матрица с капилл рами, диаметр которых (d) не менее 2 мкм, а глубина (h) выбираетс  из неравенства ЯПАВ , где d-длина поверхностно-акустическойволны в пьезоэлементе. Соответствующим выбором диаметре и глубины капилл ров в матице мен ют кривизну поверхности сконденсированной влаги над поверхностью пьезоэ- лемента. Если обе поверхности идентичны, то показани  будут одинаковыми. Если влажность повыситс , то происходит резкий скачок скорости распространени  ПАВ, котора  сравниваетс  с первоначальным значением . 1 ил. fe XI 00 о N3 ю

Description

Изобретение относитс  к области неразрушающих средств и методов контрол  и может быть использовано дл  измерени  влажности атмосферного воздуха, а также дл  контрол  влажности в гигростатах и промышленных установках.

Известны конденсационные гигрометры дл  определени  влажности воздуха, основанные на измерении температуры точки росы, содержащие полупроводниковый микрохолодильник с источником питани , пластину, закрепленную нерабочей стороной на нем, индикатор росы (ине ), представл ющий собой фотооптическую систему и регистратор температуры точки росы.

Недостатком этого гигрометра  вл етс  низка  точность измерени .

Наиболее близким к изобретению  вл етс  конденсационный гигрометр с / -радиоактивным индикатором равновеси  между вод ным паром и конденсатом, содержащим полупроводниковый микрохолодильник с источником питани , металлическую пластину и встроенный в нее измеритель температуры, а также радиоактивный индикатор.

В этом гигрометре момент образовани  конденсата фиксируетс  радиоактивным индикатором по перепаду ионного тока или контролю его величины.

Недостатком работы данного гигрометра  вл етс  низка  точность измерени , зависимость показаний гигрометра от агрегатного состо ни  конденсата, чистоты поверхности зеркала и воздуха, а также опасность работы с ним из-за наличи .радиоактивного препарата.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  температуры точки росы путем автоматического регулировани  массы влаги сконденсированной в капилл рных порах.

Цель достигаетс  тем, что в конденсационном гигрометре на поверхностно-акустических волнах (ПАВ), содержащем полупроводниковый микрохолодильник с источником питани , пластину, закрепленную нерабочей стороной на нем, и регистратор температуры точки росы, пластина выполнена из пьезоматериала, с рабочей стороны ее выполнена матрица с капилл рами , диаметр которых (d) не менее 2 мкм, а глубина (h), выбираетс  из неравенства

АПАВ ,

где ЯПАВ длина поверхностной акустической волны в пьезоэлементе.

На чертеже приведена структурна  схема конденсационного гигрометра на поверхностно-акустических волнах.

Конденасационный гигрометр на поверхностно-акустических волнах содержит полупроводниковый микрохолодильник 1, на охлаждающей герметизированной камере 2 которого размещен термовлагочувстви- тельный элемент 3, выполненный из

пьезоматериала, обладающего гидрофильными свойствами. Камера микрохолодильника заполнена сухим воздухом.

На наружной и внутренней поверхност х термочувствительного пьезоэлемента

нанесены металлические излучающие 4 и принимающие 5 электроды датчика температуры и излучающие 6 и принимающие 7 электроды индикатора точки росы.

Внутренн   поверхность между излучающими 4 и принимающим 5 электродами покрыта влагостойким веществом. Наружна  поверхность между излучающим б и принимающим 7 электродами выполнена в виде капилл рной матрицы с диаметром d

капилл ров цилиндрической формы не менее 2 мкм. Глубина h капилл ров выбираетс  из неравенства

30

АПАВ

В состав конденсационного гигрометра на поверхностно-акустических волнах входит также генератор 8 ультразвуковых колебаний , два измерител  разности фаз 9 и 10, цифровое устройство сравнени  11, устройство управлени  12, регистратор температуры точки росы 13 и источник питани  14. При этом выход генератора 8 подключен к излучающим электродам 4, 6 пьезоэлемента и первым входам измерителей разности фаз 9, 10, а к их вторым входам подключены принимающие электроды S, 7 пьезоэлемента . Выходы измерителей разности фаз 9, 10

подключены к регистраторам температуры 13 и цифровому устройству сравнени  11, выход которого подключен к устройству сравнени  11, выход которого подключен к устройству управлени  12, соединенному

шиной управлени  с источником питани  14 и измерител ми разности фаз 9, 10.

Конденсационный гигрометр на поверхностно-акустических волнах работает следующим образом.

При включении гигрометра генератор ультразвуковых колебаний 8 вырабатывает напр жение, поступающее на излучающие электроды 4 и 6, которые формируют поверхностные акустические волны. Скорость распространени  акустических волн зависит от температуры термовлагочувствитель- ного элемента 3 и влажности воздуха, скон- денсированного на его рабочей поверхности. Поскольку внутренн   поверхность пьезоэлемента 3 покрыта влагостой- ким веществом и не имеет капилл ров, то она реагирует только на изменение температуры микрохолодильной камеры 2, воздух в которой осушен. Внешн   поверхность пьезоэлемента 3, наход ща с  в непосред- ственном контакте с атмосферным воздухом , реагирует как на температуру, так и на влажность воздуха и в зависимости от диаметра капилл ров матрицы мен ет кривизну поверхности сконденсированной в нем влаги.

Цикл измерени  влажности воздуха осуществл етс  на три такта, вырабатываемые устройством управлени  12.

Первый такт формирует команду, посту- пающую на измерители разности фаз 9, 10, согласно которой осуществл етс  запись температуры воздуха на регистраторе 13, Если обе поверхности пьезоэлемента 3 идентичны, то их показани  будут одинако- выми.

После формировани  второго такта осуществл етс  замыкание цепи питани  микрохолодильника 1, в результате чего происходит охлаждение термовлагочувст- вительного пьезоэлемента 3. При достижении температуры охлаждаемого воздуха равной температуре точки осы , когда начинаетс  интенсивное заполнение капилл ров сконденсированной в них влагой, происходит резкий скачок скорости распространени  поверхностной акустической волны, который фиксируетс  цифровым устройством сравнени  11 и подключенным к

нему устройством управлени  12. В этот момент формируетс  третий такт, согласно ко- торому осуществл етс  запись температуры точки росы и разрыв цепи питани  микрохолодильника 1. На этом цикл измерени  заканчиваетс .

Если необходимо вести непрерывную запись температуры точки росы, то устройство управлени  переключаетс  в режим слежени  и настраиваетс  на определенное пороговое значение разностного сигнала, снимаемого с цифрового устройства сравнени  и определ емого массой сконденсированной в капилл рах влаги. Оно поддерживает ее посто нной путем периодического отключени  источника питани  от микрохолодильника, когда величина этого сигнала будет больше порогового значени , и подключает его, когда величина этого сигнала будет меньше порогового значени .

Claims (1)

1. Формулаизобретени  Конденсационный гигрометр на поверхностно-акустических волнах, содержащий микрохолодильник с источником питани , пластину, закрепленную нерабочей стороной на нем, и регистратор температуры точки росы, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  температуры точки росы, пластина выполнена из пьезоматериала с рабочей стороны ее выполнена матрица с капилл рами диаметр которых (d) не менее 2 мкм, а глубина (п) их волны выбираетс  из неравенства

   ЛПАВ

   где ЛЛАВ - длина поверхностно-акустической волны в пьезоматериале.