RU2333478C2

RU2333478C2 - Hygrometer (versions)

Info

Publication number: RU2333478C2
Application number: RU2006134051/28A
Authority: RU
Inventors: Юрий Григорьевич Володин; Геннадий Нестерович Халтурин
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2008-09-10
Also published as: RU2006134051A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: invention concerns gas humidity measuring techniques. Hygrometer contains casing, coaxial source and receiver of light beams between which there is mounted flat optically transparent condensation mirror, temperature sensor and cooler unit. One version of hygrometer implies that condensation mirror is provided with not less than two through channels perpendicular to axis of source and receiver of light beams which lateral surfaces are parallel to condensation mirror planes. The second version of hygrometer implies that casing is provided with internal grooves, and condensation mirror with at least one through channel, and lateral surfaces of through channels being parallel to condensation mirror planes.

EFFECT: increased accuracy of measurements.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике измерения влажности газов. Преимущественная область использования - прецизионное измерение точки росы газов.The invention relates to techniques for measuring the humidity of gases. The preferred area of use is the precision measurement of gas dew points.

Известен гигрометр, содержащий измерительную камеру, источник и приемник световых лучей, металлическое конденсационное зеркало, датчик температуры и охлаждающее устройство (см., например, /1/). Недостаток этого гигрометра заключается в существенной погрешности измерений точки росы газа. Это обусловлено тем, что для фотоэлектрического детектирования необходима определенная поверхностная плотность росы, образующейся на конденсационном зеркале. Вследствие этого температура конденсационного зеркала, измеренная в момент детектирования росы, отличается от фактической точки росы газа. Причем с понижением температуры погрешность в результатах измерений точки росы увеличивается.A known hygrometer containing a measuring chamber, a source and receiver of light rays, a metal condensation mirror, a temperature sensor and a cooling device (see, for example, / 1 /). The disadvantage of this hygrometer is the significant measurement error of the gas dew point. This is because photoelectric detection requires a certain surface density of the dew formed on the condensation mirror. As a result, the temperature of the condensation mirror measured at the moment of dew detection is different from the actual gas dew point. Moreover, with decreasing temperature, the error in the results of measurements of the dew point increases.

Известен гигрометр, содержащий корпус, расположенные на одной оси источник и приемник световых лучей, между которыми установлено плоское оптически прозрачное конденсационное зеркало, датчик температуры и охлаждающее устройство (см., например, /2/), принятый за прототип. В этом гигрометре конденсационное зеркало имеет две конденсационные поверхности. В результате этого достигается возможность фотоэлектрического детектирования росы при уменьшении ее поверхностной плотности на поверхностях конденсации. Однако и в этом случае погрешность измерений точки росы газа остается существенной, что является недостатком данного гигрометра.A known hygrometer containing a housing located on the same axis as a source and receiver of light rays, between which a flat optically transparent condensation mirror, a temperature sensor and a cooling device (see, for example, / 2 /), adopted for the prototype. In this hygrometer, the condensation mirror has two condensation surfaces. As a result of this, the possibility of photoelectric detection of dew is achieved with a decrease in its surface density on the surfaces of condensation. However, in this case, the error in measuring the gas dew point remains significant, which is a drawback of this hygrometer.

Результатом настоящего изобретения является повышение точности измерений точки росы газа.The result of the present invention is to improve the accuracy of gas dew point measurements.

Указанный результат достигается тем, что по варианту 1 в гигрометре, содержащем корпус, расположенные на одной оси источник и приемник световых лучей, между которыми установлено плоское оптически прозрачное конденсационное зеркало, датчик температуры и охлаждающее устройство, в конденсационном зеркале выполнено не менее двух сквозных каналов, расположенных перпендикулярно оси источника и приемника световых лучей, боковые поверхности которых параллельны плоскостям конденсационного зеркала, а по варианту 2 в гигрометре, содержащем корпус, расположенные на одной оси источник и приемник световых лучей, между которыми установлено плоское оптически прозрачное конденсационное зеркало, датчик температуры и охлаждающее устройство, в корпусе выполнены внутренние пазы, а в конденсационном зеркале выполнен, по крайней мере, один сквозной канал, расположенные перпендикулярно оси источника и приемника световых лучей, боковые поверхности которых параллельны плоскостям конденсационного зеркала.This result is achieved by the fact that, according to version 1, in a hygrometer containing a housing, a source and a receiver of light rays located on the same axis, between which a flat optically transparent condensation mirror, a temperature sensor and a cooling device are installed, at least two through channels are made in the condensation mirror, located perpendicular to the axis of the source and receiver of light rays, the lateral surfaces of which are parallel to the planes of the condensation mirror, and according to option 2 in a hygrometer containing a whisker located on the same axis as a light source and receiver, between which a flat optically transparent condensation mirror, a temperature sensor and a cooling device are installed, internal grooves are made in the housing, and at least one through channel is arranged in the condensation mirror, located perpendicular to the axis source and receiver of light rays whose side surfaces are parallel to the planes of the condensation mirror.

Отличительные от прототипа признаки изобретения заключаются в том, что по варианту 1 в оптически прозрачном конденсационном зеркале выполнено не менее двух сквозных каналов, расположенных на оси источника и приемника световых лучей, боковые поверхности которых параллельны плоскостям конденсационного зеркала, а по варианту 2 в корпусе выполнены внутренние пазы, а в оптически прозрачном конденсационном зеркале выполнен по крайней мере один сквозной канал, расположенные перпендикулярно оси источника и приемника световых лучей, боковые поверхности которых параллельны плоскостям конденсационного зеркала.Distinctive features of the invention from the prototype are that, according to option 1, at least two through channels are located in the optically transparent condensation mirror, located on the axis of the light source and receiver, the side surfaces of which are parallel to the planes of the condensation mirror, and according to option 2, internal grooves, and in an optically transparent condensation mirror at least one through channel is made, perpendicular to the axis of the light source and receiver, side whose surfaces are parallel to the planes of the condensation mirror.

Варианты практической реализации предлагаемого изобретения иллюстрируются Фиг.1, 2 (вариант 1) и Фиг.3, 4 (вариант 2), на которых показан гигрометр в разрезе и его сечение.Variants of the practical implementation of the invention are illustrated in Fig.1, 2 (option 1) and Fig.3, 4 (option 2), which shows a hygrometer in section and its cross section.

Гигрометр по варианту 1 (Фиг.1, 2) включает корпус 1, выполненный из теплоизоляционного материала, источник световых лучей 2, обойму 3, приемник световых лучей 4 обойму 5, конденсационное зеркало 6, выполненное из оптически прозрачного материала со сквозными каналами 7, 8. датчик температуры 9 и охлаждающее устройство 10. Гигрометр по варианту 2 (Фиг.3, 4) дополнительно включает сквозной паз 11, защитное стекло 12, сквозной паз 13 и защитное стекло 14. Каналы 7, 8 и пазы 11, 13 выполнены с равными площадями сечений. Источник световых лучей 2 и приемник световых лучей 4 установлены в герметичных обоймах 3, 5. В варианте 1 боковые поверхности сквозных каналов 7, 8, а в варианте 2 боковые поверхности сквозных каналов 7, 8 и поверхности конденсационного зеркала 6, прилегающие к сквозным пазам 11, 13, представляют собой поверхности конденсации.The hygrometer according to option 1 (Fig. 1, 2) includes a housing 1 made of heat-insulating material, a light source 2, a clip 3, a light receiver 4, a clip 5, a condensation mirror 6 made of optically transparent material with through channels 7, 8 The temperature sensor 9 and the cooling device 10. The hygrometer according to option 2 (Figs. 3, 4) further includes a through groove 11, a protective glass 12, a through groove 13 and a protective glass 14. The channels 7, 8 and the grooves 11, 13 are made with equal cross-sectional areas. The source of light rays 2 and the receiver of light rays 4 are installed in sealed clips 3, 5. In option 1, the side surfaces of the through channels 7, 8, and in option 2, the side surfaces of the through channels 7, 8 and the surface of the condensation mirror 6 adjacent to the through grooves 11 , 13, are condensation surfaces.

Гигрометр работает следующим образом. Для измерения точки росы газа на вход гигрометра подают анализируемый газ, включают источник световых лучей 2 и охлаждающее устройство 10. По варианту 1 анализируемый газ, обтекая конденсационное зеркало 6 по сквозным каналам 7, 8, а по варианту 2 по сквозным каналам 7, 8 и сквозным пазам 11, 13, выполненным в корпусе 1, сбрасывается в атмосферу. При этом световые лучи от источника световых лучей 2 через конденсационное зеркало 6 и сквозные каналы 7, 8 (а также через защитные стекла 12, 14 в варианте 2) попадают в приемник световых лучей, вызывая в нем максимальный сигнал. С помощью охлаждающего устройства 10 производят плавное охлаждение конденсационного зеркала 6. При достижении конденсационным зеркалом 6 температуры, при которой образуется роса, происходит рассеяние световых лучей одновременно на четырех боковых поверхностях сквозных каналов 7, 8 по варианту 1 и дополнительно на поверхностях конденсационного зеркала 6, прилегающих к сквозным пазам 11, 13 по варианту 2. При этом сигнал в приемнике световых лучей 4 скачкообразно уменьшается. Температура конденсационного зеркала 6, измеренная в этот момент датчиком температуры 9, принимается за точку росы анализируемого газа. Вследствие того, что образование росы происходит одновременно не менее, чем на четырех поверхностях конденсации, через которые проходят световые лучи, достигается возможность ее фотоэлектрического детектирования при существенно меньшей поверхностной плотности на поверхностях конденсации. В результате этого по сравнению с прототипом повышается точность измерений точки росы анализируемого газа.The hygrometer works as follows. To measure the gas dew point, the analyzed gas is supplied to the inlet of the hygrometer, the light source 2 and the cooling device 10 are turned on. According to option 1, the analyzed gas flows around the condensation mirror 6 through the through channels 7, 8, and according to option 2 through the through channels 7, 8 and the through grooves 11, 13, made in the housing 1, is discharged into the atmosphere. In this case, the light rays from the source of light rays 2 through the condensation mirror 6 and the through channels 7, 8 (as well as through the protective glasses 12, 14 in option 2) enter the receiver of light rays, causing the maximum signal in it. Using the cooling device 10, the condensation mirror 6 is smoothly cooled. When the condensation mirror 6 reaches a temperature at which dew is formed, light rays are scattered simultaneously on the four side surfaces of the through channels 7, 8 according to option 1 and additionally on the surfaces of the condensation mirror 6 adjacent to the through grooves 11, 13 according to embodiment 2. At the same time, the signal in the receiver of light rays 4 abruptly decreases. The temperature of the condensation mirror 6, measured at this moment by the temperature sensor 9, is taken as the dew point of the analyzed gas. Due to the fact that dew formation occurs simultaneously on no less than four condensation surfaces through which light rays pass, the possibility of its photoelectric detection is achieved at a significantly lower surface density on the condensation surfaces. As a result of this, in comparison with the prototype, the accuracy of measurement of the dew point of the analyzed gas is increased.

Источники информацииInformation sources

1. Гигрометр для измерения точки росы газа. А.с. СССР 1679336, МКИ G01N 25/68.1. Hygrometer for measuring the dew point of gas. A.S. USSR 1679336, MKI G01N 25/68.

2. Конденсационный гигрометр. А.с. СССР 1770874, МКИ G01N 25/66.2. Condensation hygrometer. A.S. USSR 1770874, MKI G01N 25/66.

Claims

1. A hygrometer comprising a housing, a source and a receiver of light beams located on one axis, between which a flat optically transparent condensation mirror, a temperature sensor and a cooling device are installed, characterized in that at least two through channels are arranged in the condensation mirror, located perpendicular to the source axis and a receiver of light rays whose side surfaces are parallel to the planes of the condensation mirror.

2. A hygrometer containing a housing, a source and a receiver of light rays located on the same axis, between which a flat optically transparent condensation mirror, a temperature sensor and a cooling device are installed, characterized in that the housing has internal grooves and at least one is made in the condensation mirror one through channel located perpendicular to the axis of the source and receiver of light rays, the side surfaces of which are parallel to the planes of the condensation mirror.