RU2770137C1 - Hygrometer - Google Patents

Hygrometer Download PDF

Info

Publication number
RU2770137C1
RU2770137C1 RU2021109825A RU2021109825A RU2770137C1 RU 2770137 C1 RU2770137 C1 RU 2770137C1 RU 2021109825 A RU2021109825 A RU 2021109825A RU 2021109825 A RU2021109825 A RU 2021109825A RU 2770137 C1 RU2770137 C1 RU 2770137C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
moisture
hygrometer
coulometric
volume fraction
cell
Prior art date
Application number
RU2021109825A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Павлович Пирог
Леонид Федосеевич Носенко
Илья Александрович Кондратьев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (ООО "НПП ОКБА")
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 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (ООО "НПП ОКБА") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (ООО "НПП ОКБА")
Priority to RU2021109825A priority Critical patent/RU2770137C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2770137C1 publication Critical patent/RU2770137C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/06—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a liquid
    • G01N27/07—Construction of measuring vessels; Electrodes therefor

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

FIELD: analytical instrumentation.SUBSTANCE: invention relates to the field of analytical instrumentation and is designed to measure the volume fraction of moisture in gases and can be used in hygrometers. The hygrometer consists of a coulometric cell, a DC source, a microammeter, an additional DC source, a gas flow stabilizer, a tuning resistor, while a circuit of a series-connected additional DC source and a tuning resistor is introduced into the hygrometer’s electrical circuit, it is connected in parallel to the microammeter in reverse polarity, and the measurement of the volume fraction of moisture is determined by the formula:, where BH2Ois the volume fraction of moisture in the analyzed gas; EH2Ois the electrochemical equivalent of water; Q is the flow rate of the analyzed gas through the coulometric cell; I0is the electrolysis current of the coulometric cell; ICOMPis the compensation current δc.c.of the coulometric cell.EFFECT: increase in the accuracy of measuring the volume fraction of moisture with the hygrometer.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, предназначено для измерения объемной доли влаги в газах и может быть использовано в гигрометрах, основанных на кулонометрическом методе измерения влажности в газах.The invention relates to the field of analytical instrumentation, is intended for measuring the volume fraction of moisture in gases and can be used in hygrometers based on the coulometric method for measuring moisture in gases.

Для измерения влажности газов широкое распространение получили кулонометрические гигрометры. Относительная простота и высокая надежность способствовали их массовому внедрению в электронной, химической, нефтехимической и других промышленностях.Coulometric hygrometers are widely used to measure the humidity of gases. Relative simplicity and high reliability contributed to their mass introduction in the electronic, chemical, petrochemical and other industries.

В основу работы кулонометрического гигрометра положена работа кулонометрической ячейки. Известна КУЛОНОМЕТРИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА A.C. №448774, G01N 27/02, содержащая корпус, два геликоидальных электрода, вмонтированных во внутренний канал корпуса, пленку сорбента, покрывающую электроды и внутренний канал корпуса и выводы, с целью обеспечения контроля исправности ячейки, она выполнена секционной из двух частей, рабочей и контрольной, расположенных во внутреннем канале корпуса, один из электродов обеих частей ячейки является общим, а два других электрода расположены между витками общего электрода по одной геликоидальной линии и разнесены друг от друга на расстояние равному рабочему зазору между электродами вдоль геликоидальной линии, причем отношение длин контрольной и рабочей частей ячейки не менее 1:3. К электродам через выводы в корпусе подводится электрическое напряжение постоянного тока.The coulometric hygrometer is based on the work of the coulometric cell. Known COULOMETRIC CELL A.C. No. 448774, G01N 27/02, containing a housing, two helicoidal electrodes mounted in the internal channel of the housing, a sorbent film covering the electrodes and the internal channel of the housing and leads, in order to ensure control of the cell's health, it is made sectional of two parts, working and control located in the inner channel of the housing, one of the electrodes of both parts of the cell is common, and the other two electrodes are located between the turns of the common electrode along one helicoidal line and are spaced apart from each other by a distance equal to the working gap between the electrodes along the helicoidal line, and the ratio of the lengths of the control and working parts of the cell at least 1:3. DC voltage is supplied to the electrodes through terminals in the housing.

Расход анализируемого газа через кулонометрическую ячейку поддерживается постоянным с помощью стабилизатора расхода газа. Влага, содержащаяся в анализируемом газе, поглощается пленкой сорбента и под действием напряжения от источника постоянного тока, приложенного к электродам кулонометрической ячейки, подвергается электролизу. Ток электролиза пропорционален объемной доле влаги. Объемная доля влаги в анализируемом газе определяется по формуле:The flow rate of the analyzed gas through the coulometric cell is kept constant by means of a gas flow stabilizer. The moisture contained in the analyzed gas is absorbed by the sorbent film and undergoes electrolysis under the action of a voltage from a direct current source applied to the electrodes of the coulometric cell. The electrolysis current is proportional to the volume fraction of moisture. The volume fraction of moisture in the analyzed gas is determined by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где ВН2O - объемная доля влаги в анализируемом газе;where B H2O is the volume fraction of moisture in the analyzed gas;

ЭH2O - электрохимический эквивалент воды;E H2O - electrochemical equivalent of water;

Q - расход анализируемого газа через кулонометрическую ячейку;Q is the flow rate of the analyzed gas through the coulometric cell;

I0 - ток электролиза кулонометрической ячейки.I 0 - electrolysis current of the coulometric cell.

На базе этой кулонометрической ячейки разработан ряд ячеек, отличающихся друг от друга длиной, материалом спиралей (платина или родий), разными зазорами между электродами вдоль геликоидальной линии. Создание такого рода кулонометрических ячеек связано с разными условиями эксплуатации.Based on this coulometric cell, a number of cells have been developed that differ from each other in length, the material of the spirals (platinum or rhodium), and different gaps between the electrodes along the helicoidal line. The creation of this kind of coulometric cells is associated with different operating conditions.

При разработке конкретной кулонометрической ячейки проверяются все ее характеристики:When developing a specific coulometric cell, all its characteristics are checked:

Figure 00000002
номинальный расход анализируемого газа через ячейку;
Figure 00000002
nominal flow rate of the analyzed gas through the cell;

Figure 00000002
неполноту извлечения влаги ячейкой;
Figure 00000002
incomplete extraction of moisture by the cell;

Figure 00000002
фоновый выходной сигнал ячейки. Исходя из характеристик ячейки формируется основная погрешность гигрометра где устанавливается эта ячейка.
Figure 00000002
cell background output. Based on the characteristics of the cell, the main error of the hygrometer is formed where this cell is installed.

В настоящее время кулонометрические гигрометры применяющие кулонометрические ячейки выпускаются в соответствии с ГОСТ Р 8.758-2011 ГИГРОМЕТРЫ КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЕ. Общие технические условия.Currently, coulometric hygrometers using coulometric cells are produced in accordance with GOST R 8.758-2011 COULOMETRIC HYGROMETERS. General specifications.

В ГОСТе определены все метрологические характеристики и технические требования к кулонометрическим гигрометрам.GOST defines all metrological characteristics and technical requirements for coulometric hygrometers.

Основные метрологические характеристики:Main metrological characteristics:

Figure 00000003
диапазон измерений;
Figure 00000003
measurement range;

Figure 00000004
пределы допускаемой основной погрешности;
Figure 00000004
limits of permissible basic error;

Figure 00000005
составляющие основной погрешности.
Figure 00000005
components of the basic error.

Кулонометрические гигрометры выпускаются однодиапазонными и многодиапазонными с верхним значением диапазонов 1.0, 10.0, 100, 1000 млн-1 и имеет соответственно основную погрешность 10.0, 6.0, 4.0, 2.5%.Coulometric hygrometers are produced as single-range and multi-range ones with the upper value of the ranges of 1.0, 10.0, 100, 1000 ppm and, respectively, have a basic error of 10.0, 6.0, 4.0, 2.5%.

Пределы допускаемых значений составляющих основной погрешности должны соответствовать неравенствуThe limits of permissible values of the components of the basic error must correspond to the inequality

Figure 00000006
Figure 00000006

где δoд - предел допускаемого значения основной погрешности гигрометра, %;where δ od - the limit of the permissible value of the main error of the hygrometer,%;

δiд - предел допускаемого значения погрешности преобразования тока кулонометрической ячейки в выходной сигнал гигрометра;δ id is the limit of the permissible value of the error of converting the current of the coulometric cell into the output signal of the hygrometer;

δфд -предел допускаемого значения погрешности, обусловленной фоновым выходным сигналом гигрометра, %;δ fd - the limit of the permissible value of the error due to the background output signal of the hygrometer,%;

δнд - предел допускаемого значения погрешности, обусловленной неполным извлечением влаги кулонометрической ячейкой, %;δ nd - the limit of the permissible error due to incomplete extraction of moisture by the coulometric cell,%;

δQд - предел допускаемого значения приведенной погрешности, обусловленной отклонением расхода газа через кулонометрическую ячейку, %.δ Qd is the limit of the allowable value of the reduced error due to the deviation of the gas flow through the coulometric cell, %.

Все составляющие основной приведенной погрешности гигрометра проверяются в ходе первичной поверки, потребителем при эксплуатации и перед периодической поверкой по методикам, указанным в ГОСТ Р 8.758-2011 и МИ 2947-2008 КУЛОНОМЕТРИЧЕСКИЕ ГИГРОМЕТРЫ. Методика поверки.All components of the main reduced error of the hygrometer are checked during the initial verification, by the consumer during operation and before periodic verification according to the methods specified in GOST R 8.758-2011 and MI 2947-2008 COULOMETRIC HYGROMETERS. verification method.

Из анализа пределов составляющих основной погрешности можно сделать вывод, что значения пределов δiд, δQд, δнд небольшие и остаются во всем диапазоне измерений объемной доли влаги постоянными, а δфд изменяется в зависимости от диапазона измерений и достигает 5% на диапазоне измерений от 0 до 1.0 млн-1 при общей основной погрешности 10%. Такое значение δфд не позволяет точно измерить объемную долю влаги с верхним значением диапазона измерений 1.0 млн-1.From the analysis of the limits of the components of the main error, we can conclude that the values of the limits δ id , δ Qd , δ nd are small and remain constant over the entire measurement range of the volume fraction of moisture, and δ ph varies depending on the measurement range and reaches 5% in the measurement range from 0 to 1.0 ppm with a total basic error of 10%. This value of δfd does not allow accurate measurement of the volume fraction of moisture with the upper value of the measurement range of 1.0 ppm .

Если рассмотреть δфд, то можно увидеть, что она состоит из двух составляющих:If we consider δ fd , we can see that it consists of two components:

Figure 00000007
Figure 00000007

где δфп.с - фоновая составляющая, погрешность пневматической схемы гигрометра, %;where δ fp.s is the background component, the error of the pneumatic circuit of the hygrometer, %;

δфк.я - фоновая составляющая, погрешность кулонометрической ячейки, %, причем фоновая составляющая кулонометрической ячейки намного больше, чем фоновая составляющая пневматической схемы гигрометра, потому что при измерении малых значений концентраций объемной доли влаги в пневматической схеме гигрометра применяются материалы не сорбирующие влажность на своей поверхности, а составляющая фоновые значения кулонометрической ячейки известна. Она определена при разработке данной кулонометрической ячейки. Это значение проверяется при изготовлении кулонометрической ячейки и ее установки в гигрометр.δ fc.i - background component, error of the coulometric cell, %, and the background component of the coulometric cell is much larger than the background component of the pneumatic circuit of the hygrometer, because when measuring low concentrations of the volume fraction of moisture in the pneumatic circuit of the hygrometer, materials that do not absorb moisture on their surface, and the background component of the coulometric cell is known. It was determined during the development of this coulometric cell. This value is checked during the manufacture of the coulometric cell and its installation in the hygrometer.

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности измерения гигрометром объемной доли влаги.The technical result of the present invention is to improve the accuracy of measuring the volume fraction of moisture with a hygrometer.

Поставленная цель достигается тем, что в электрическую схему гигрометра введена цепь из последовательно соединенного дополнительного источника постоянного тока и подстроечного резистора, подключенная к микроамперметру параллельно и в обратной полярности к микроамперметру. С помощью подстроечного резистора задается ток компенсации Iкомп. через микроамперметр, который компенсирует δфк.я данной кулонометрической ячейки, тем самым уменьшает предел основной погрешности гигрометра. Тогда объемная доля влага анализируемом газе будет определяться по формуле:This goal is achieved by the fact that in the electrical circuit of the hygrometer, a circuit is introduced from a series-connected additional DC source and a trimmer resistor, connected to the microammeter in parallel and in reverse polarity to the microammeter. With the help of a tuning resistor, the compensation current I comp is set. through a microammeter, which compensates δ fc.i of a given coulometric cell, thereby reducing the limit of the main error of the hygrometer. Then the volume fraction of moisture in the analyzed gas will be determined by the formula:

Figure 00000008
Figure 00000008

где ВН2O - объемная доля влаги в анализируемом газе;where B H2O is the volume fraction of moisture in the analyzed gas;

ЭH2O - электрохимический эквивалент воды;E H2O - electrochemical equivalent of water;

Q - расход анализируемого газа через кулонометрическую ячейку;Q is the flow rate of the analyzed gas through the coulometric cell;

I0 - ток электролиза кулонометрической ячейки.I 0 - electrolysis current of the coulometric cell.

На фигуре представлена блок схема предлагаемого гигрометра.The figure shows a block diagram of the proposed hygrometer.

Гигрометр состоит из кулонометрической ячейки 1, источника постоянного тока 2, микроамперметра 3, дополнительного источника постоянного тока 4, стабилизатора расхода газа 5, подстроечного резистора 6.The hygrometer consists of a coulometric cell 1, a direct current source 2, a microammeter 3, an additional direct current source 4, a gas flow stabilizer 5, and a trimming resistor 6.

Гигрометр работает следующим образом. Анализируемый газ подается на входной штуцер гигрометра. Расход анализируемого газа через кулонометрическую ячейку поддерживается постоянным с помощью стабилизатора расхода газа. Влага, содержащаяся в анализируемом газе, поглощается пленкой сорбента и под действием напряжения от источника постоянного тока, приложенного к электродам кулонометрической ячейки, подвергается электролизу. Объемная доля влаги в анализируемом газе будет определяться по формуле (4).The hygrometer works as follows. The gas to be analyzed is fed to the inlet fitting of the hygrometer. The flow rate of the analyzed gas through the coulometric cell is kept constant by means of a gas flow stabilizer. The moisture contained in the analyzed gas is absorbed by the sorbent film and undergoes electrolysis under the action of a voltage from a direct current source applied to the electrodes of the coulometric cell. The volume fraction of moisture in the analyzed gas will be determined by formula (4).

Claims (7)

Гигрометр, состоящий из кулонометрической ячейки, источника постоянного тока, микроамперметра, дополнительного источника постоянного тока, стабилизатора расхода газа, подстроечного резистора, отличающийся тем, что в электрическую схему гигрометра введена цепь из последовательно соединенного дополнительного источника постоянного тока и подстроечного резистора, она подключена параллельно микроамперметру в обратной полярности, а измерение объемной доли влаги определяется по формуле:A hygrometer consisting of a coulometric cell, a DC source, a microammeter, an additional DC source, a gas flow stabilizer, a trimmer resistor, characterized in that a circuit of an additional DC source connected in series and a trimmer resistor is introduced into the electrical circuit of the hygrometer, it is connected in parallel to the microammeter in reverse polarity, and the measurement of the volume fraction of moisture is determined by the formula:
Figure 00000009
Figure 00000009
 где ВН2O - объемная доля влаги в анализируемом газе;where B H2O is the volume fraction of moisture in the analyzed gas; ЭH2O - электрохимический эквивалент воды;E H2O - electrochemical equivalent of water; Q - расход анализируемого газа через кулонометрическую ячейку;Q is the flow rate of the analyzed gas through the coulometric cell; I0 - ток электролиза кулонометрической ячейки;I 0 - electrolysis current of the coulometric cell; IКОМП - ток компенсации δфк.я кулонометрической ячейки.I COMP - compensation current δ fc.I coulometric cell.
RU2021109825A 2021-04-08 2021-04-08 Hygrometer RU2770137C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109825A RU2770137C1 (en) 2021-04-08 2021-04-08 Hygrometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021109825A RU2770137C1 (en) 2021-04-08 2021-04-08 Hygrometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2770137C1 true RU2770137C1 (en) 2022-04-14

Family

ID=81255557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021109825A RU2770137C1 (en) 2021-04-08 2021-04-08 Hygrometer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2770137C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2808098C1 (en) * 2022-12-16 2023-11-23 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (ООО "НПП ОКБА") Device for measuring gas flow

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1404917A1 (en) * 1987-01-15 1988-06-23 Предприятие П/Я В-8855 Girgometer
RU2228520C1 (en) * 2003-05-19 2004-05-10 Открытое акционерное общество "Ангарское опытно-конструкторское бюро автоматики" Coulometric cell
RU2488107C2 (en) * 2009-05-13 2013-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" Coulometric electrolytic cell
RU2652656C1 (en) * 2017-06-29 2018-04-28 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (ООО "НПП ОКБА") Hygrometer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1404917A1 (en) * 1987-01-15 1988-06-23 Предприятие П/Я В-8855 Girgometer
RU2228520C1 (en) * 2003-05-19 2004-05-10 Открытое акционерное общество "Ангарское опытно-конструкторское бюро автоматики" Coulometric cell
RU2488107C2 (en) * 2009-05-13 2013-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" Coulometric electrolytic cell
RU2652656C1 (en) * 2017-06-29 2018-04-28 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (ООО "НПП ОКБА") Hygrometer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2808098C1 (en) * 2022-12-16 2023-11-23 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА" (ООО "НПП ОКБА") Device for measuring gas flow

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20110197649A1 (en) Self-calibrating gas sensor
US3514377A (en) Measurement of oxygen-containing gas compositions and apparatus therefor
US10948207B2 (en) Air purifier and air purification method
RU2413935C1 (en) Humidity indicator
US2939827A (en) Electrochemical determination of components in gas mixtures
Malý et al. Determination of thermodynamic acidity constants and limiting ionic mobilities of weak electrolytes by capillary electrophoresis using a new free software AnglerFish
US2976728A (en) Electrolytic moisture measuring apparatus
US2949765A (en) Measuring circuit for fluid analyzers
Trebbe et al. A new calcium-sensor based on ion-selective conductometric microsensors–membranes and features
RU2770137C1 (en) Hygrometer
SU1333244A3 (en) Device for potentiometric determination of concentration of ions in solutions
Bett et al. An automatic coulometric titrimeter
RU2498285C1 (en) Method of putting coulometric cell into operation
CN114720516A (en) Method and device for evaluating aging degree of transformer oil and sensing system
RU2812803C1 (en) Hygrometer
RU2798330C1 (en) Hygrometer
RU2785521C1 (en) Coulometric hygrometer
US4430164A (en) Fault-compensating electro-analytical measuring process and equipment
RU2808098C1 (en) Device for measuring gas flow
Grassi et al. Application of the Gouy-Chapman-Stern-Grahame model of the electrical double layer to the determination of single ion activities of KF aqueous solutions
RU2589516C1 (en) Hygrometer
RU2798329C1 (en) Coulometric cell
CN107764885B (en) Apparatus and method for measuring gas concentration
Guigues et al. Assessing the performances of on-line analyzers can greatly improve free chlorine monitoring in drinking water
CA2173904C (en) A procedure for determining the type and quantity of a substance that can be converted electrochemically and that is contained in a gas sample