SU1341543A1

SU1341543A1 - Sorption-frequency hygrometer

Info

Publication number: SU1341543A1
Application number: SU864021911A
Authority: SU
Inventors: Игорь Александрович Рудых; Анатолий Николаевич Дрянов; Геннадий Николаевич Лобанов; Виталий Евгеньевич Иващенко
Original assignee: Предприятие П/Я В-8855
Priority date: 1986-02-13
Filing date: 1986-02-13
Publication date: 1987-09-30

Abstract

Изобретение относитс к аналитическим приборам дл измерени влажности и может быть использовано при измерении парциального давлени вод ного пара или объемной доли влаги в газовых смес х в широком диапазоне температур. Целью изобретени вл етс повышение чувствительности и расширение диапазона измерений гигрометра . В схему гигрометра с частотопре- образующим влагочувствительным элементом (ВЧЭ) и кварцевым резонатором , расположенными в проточной термостатированной камере, добавлен еще один частотопреобразующий ВЧЭ с характеристикой, корректирующей нелинейность характеристики преобразовани первого ВЧЭ. Коррекци осуществл етс в алгебраическом сумматоре частот. Второй ВЧЭ покрыт пленкой микропористого отожженного гидрати- рованного кремнезема со средним радиусом пор не более 15 нм. 1 ил. i (Л 00 4;: шЛ сд 4 СОThe invention relates to analytical instruments for measuring humidity and can be used in measuring the partial pressure of water vapor or the volume fraction of moisture in gas mixtures over a wide temperature range. The aim of the invention is to increase the sensitivity and extend the measurement range of the hygrometer. In the hygrometer circuit with a frequency-converting moisture-sensitive element (VSE) and a quartz resonator located in a flow-through temperature-controlled chamber, another frequency-transducer VSE with a characteristic correcting the nonlinearity of the transformation characteristic of the first VSE has been added. Correction is performed in the algebraic frequency adder. The second ICE is coated with a microporous annealed hydrated silica film with an average pore radius of no more than 15 nm. 1 il. i (L 00 4 ;: shL cd 4 CO

Description

Изобретение относитс к аналитическому приборостроению, в частности к приборам дл измерени влажности , и может быть использовано дл измерени парциального давлени вод ного пара или объемной доли влаги в газовых смес х в широком диапазоне температур.The invention relates to analytical instrumentation, in particular to instruments for measuring humidity, and can be used to measure the partial pressure of water vapor or the volume fraction of moisture in gas mixtures over a wide range of temperatures.

Целью изобретени вл етс повышение чувствительности и расширение диапазона измерений гигрометра.The aim of the invention is to increase the sensitivity and extend the measurement range of the hygrometer.

На чертеже изображена функциональна схема гигрометра.The drawing shows a functional hygrometer circuit.

Устройство содержит проточную камеру 1, размещенную в термостате 2. В проточной камере установлены образцовый кварцевый резонатор 3 и два пьезосорбционных чувствительных элемента (ПЧЭ) 4 и 5, два измерительных преобразовател 6 и 7 влажность - частота, сумматор 8 частот и блок 9 вторичного преобразовани измерительной информации и индикации. ПЧЭ 4 имеет влагочувстБительную пленку из полиамида, а ГИЭ 5 - влагочувстви- тельную пленку из многопористого отоженного гидратированного кремнезема со средним радиусом пор не более 15 нм.The device contains a flow chamber 1 placed in a thermostat 2. A model quartz resonator 3 and two piezo-sorption sensitive elements (PCE) 4 and 5, two measuring transducers 6 and 7 humidity-frequency, 8 frequency adder and secondary conversion unit 9 are installed in the flow chamber. information and display. PCHE 4 has a moisture sensitive film made of polyamide, and HIE 5 has a moisture sensitive film made of a multi-porous, annealed, hydrated silica with an average pore radius of no more than 15 nm.

Выход ПЧЭ 4 подключен к первому входу преобразовател 6, к второму входу которого подсоединен выход образцового кварцевого резонатора 3.The output of the ICE 4 is connected to the first input of the converter 6, to the second input of which the output of the exemplary quartz resonator 3 is connected.

Выход ПЧЭ 5 подключен к первому входу преобразовател 7, второй вход которого соединен с выходом образцового кварцевого резонатора 3. Входы сумматора 8 частот подсоединены соответственно к выходам преобразователей 6 и 7, а выход подключен к блоку 9.The output of the ICE 5 is connected to the first input of the converter 7, the second input of which is connected to the output of an exemplary quartz resonator 3. The inputs of the frequency adder 8 are connected respectively to the outputs of the converters 6 and 7, and the output is connected to block 9.

Устройство работает следующим образом ,The device works as follows

ПЧЭ 4 и 5 наход тс в анализируемом газе (при посто нной температуре ) в термодинамическом равновесии с анализируемой средой. При посто нной температуре парциальное давление насыщенного вод ного пара {объемна дол влаги в газе при на- сьщении) вл етс величиной посто нной . Выходные сигналы об оих чувствительных элементов (частоты колебаний ) функционально завис т от парциального давлени вод ного пара и объемной доли влаги анализируемого газа. Выходной сигнал образцовогоPCHE 4 and 5 are in the gas to be analyzed (at a constant temperature) in thermodynamic equilibrium with the medium being analyzed. At a constant temperature, the partial pressure of saturated water vapor (the volume fraction of moisture in the gas when saturated) is constant. The output signals of both sensitive elements (oscillation frequency) functionally depend on the partial pressure of water vapor and the volume fraction of the moisture of the analyzed gas. Sample output

кварцевого резонатора 3 (частота) вл етс величиной посто нной, не завис щей от влажности газа. Выходныеcrystal resonator 3 (frequency) is a constant value, independent of the humidity of the gas. Weekends

сигналы ПЧЭ 4 и образцового кварцевого резонатора поступают на соответствующие входы измерительного преобразовател 6, с выхода которого сигнал разностной частоты f, поступает на один из входов сумматора 8. Выходные сигналы ПЧЭ 5 и образцового кварцевого резонатора 3 поступают на входы измерительного преобразовател 7, с выхода которого сигнал разностной частоты f поступает на другой вход сумматора В. Сумматор 8 частот осуществл ет суммиро-. вание выходных сигналов измерительных преобразователей 6 и 7, поэтомуthe signals of the ICE 4 and the exemplary quartz resonator are fed to the corresponding inputs of the measuring converter 6, from the output of which the signal of the difference frequency f is fed to one of the inputs of the adder 8. the difference frequency signal f is fed to another input of the adder B. The frequency adder 8 performs a summation. output signals of transducers 6 and 7, therefore

с выхода сумматора 8 на вход блока 9 вторичного преобразовател измерительной информации и индикации поступает сумма выходных сигналов измерительных преобразователей 6 и 7From the output of the adder 8 to the input of the block 9 of the secondary converter of the measuring information and indication, the sum of the output signals of the measuring converters 6 and 7 comes

F(P) f -t- f., F (P) f -t- f.,

+ Ц, (P) +cp2(P);+ C, (P) + cp2 (P);

f., fo +f., fo +

(I)(I)

(2)(2)

F(B) f, + fi f. -1- f, + q-,(B) + cp,(B),F (B) f, + fi f. -1- f, + q -, (B) + cp, (B),

где F - частота, поступающа с выхода сумматора на вход блока вторичного преобразовани и индикации соответст- where F is the frequency from the output of the adder to the input of the secondary conversion unit and the indication of the corresponding

венно при измерении парциального давлени вод ного пара Р и объемной доли влаги В в газе;when measuring the partial pressure of water vapor P and the volume fraction of moisture B in a gas;

f( частота, поступающа с выхода измерительного преобразовател 6 на вход сумматора 8; f - частота, поступающа с выхода измерительного преобразовател 7 на вход сумматора 8;f (frequency coming from the output of the measuring transducer 6 to the input of the adder 8; f - frequency coming from the output of the measuring transducer 7 to the input of the adder 8;

fд - значение частоты измерительного преобразовател 6 приfd is the frequency of the measuring transducer 6 at

02 02

парциальном давлении вод ного пара (объемной доле влаги в газе), соответствующем начальному значению диапазона измерений; - значение частоты измерительного преобразовател 7 при парциальном давлении вод ного пара (объемной доле влаги в газе), соответствую3134partial pressure of water vapor (volume fraction of moisture in the gas) corresponding to the initial value of the measurement range; - the value of the frequency of the measuring transducer 7 at the partial pressure of water vapor (volume fraction of moisture in the gas), corresponding to 3134

щем начальному значению диапазона измерений;the initial value of the measurement range;

tfi(B) сорбционно-частотна характеристика пьезосорб- ционного чувствительного элемента 4 соответственно по парциальному давлению вод ного пара и по объемной доле влаги в газе; tfi (B) is a sorption-frequency characteristic of piezo-sorption sensitive element 4, respectively, by the partial pressure of water vapor and by the volume fraction of moisture in the gas;

I ) сорбционно-частотна fO характеристика пьезосорб- ционного чувствительного элемента 5 соответственно по парциальному давлению вод ного пара и по объемной J5 доле влаги в газе.I) the sorption-frequency fO characteristic of the piezo-sorption sensitive element 5, respectively, by the partial pressure of water vapor and by the volume J5 fraction of moisture in the gas.

Схема вторичного преобразовани и индикации осуществл ет преобразование суммарного выходного сигнала F и. индикацию выходного сигнала либо в аналоговом, либо в цифровом виде.The secondary conversion and display circuitry performs a conversion of the total output signal F and. indication of the output signal either in analog or in digital form.

Формула .изобретени Invention Formula

Сорбционно-частотный гигрометр, содержащий размещенную в термостате проточную камеру, в которой установA sorption frequency hygrometer containing a flow chamber placed in a thermostat in which

fO J5 fO J5

00

5five

54345434

лены первый пьезосорбционный чувствительный элемент с влагочувствитель- ной пленкой полиамида и образцовый кварцевый резонатор, подключенныеthe first piezo-sorption sensitive element with a moisture-sensitive polyamide film and an exemplary quartz resonator connected

I соответственно к первому и второму входам первого измерительного преобразовател влажность - частота, и блок вторичного преобразовани измерительной информации и индикации, отличающийс тем, что, с целью повышени чувствительности и расширени диапазона измерений, в него введены второй измерительный преобразователь влажность - частота, к первому входу которого подсоединен установленный в камере второй пьезосорбционный чувствительный элемент с влагочувствительной пленкой микропористого отоженного гидратированно- го кремнезема со средним радиусом пор не более 15 нм, а второй вход соединен с образцовым кварцевым резонатором , причем выходы преобразователей подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого соединен с блоком вторичного преобразовани измерительной информации и ик-- дикации,I, respectively, to the first and second inputs of the first measuring transducer humidity — frequency, and the secondary conversion unit of measuring information and indication, characterized in that, in order to increase the sensitivity and extend the measurement range, a second measuring transducer humidity — frequency, to the first input is entered into it the second piezo-sorption sensitive element installed in the chamber with a moisture-sensitive film of a microporous annealed hydrated silica with about an average pore radius of not more than 15 nm, and the second input is connected to an exemplary quartz resonator, and the transducer outputs are connected to the corresponding inputs of an adder, the output of which is connected to a secondary unit for measuring information conversion and indication,

Редактор Л.ПовханEditor L.Povkhan

Составитель Ю.Коршунов Техред И.ПоповичCompiled by Y. Korshunov Tehred I. Popovich

Заказ 4430/48Order 4430/48

Тираж 776ПодписноеCirculation 776 Subscription

ВНИИПИ .Государственного комитета СССРVNIIPI. USSR State Committee

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д.4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, Projecto st., 4

Корректор А.ИльинProofreader A.Ilyin

Claims

Claim

A sorption-frequency hygrometer containing a flow chamber located in the thermostat, in which * the first piezosorption sensor with a moisture-sensitive polyamide film and a standard quartz resonator connected respectively to the first and second inputs of the first moisture transducer are installed, and a secondary conversion unit measuring information and indications, characterized in that, in order to increase sensitivity and expand the measurement range, the second of Moisture transducer is a frequency, the first input of which is connected to the second piezosorption sensing element installed in the chamber with a moisture-sensitive film of microporous annealed hydrated silica with an average pore radius of not more than 15 nm, and the second input is connected to an exemplary quartz resonator, and the outputs of the transducers are connected to the corresponding inputs the adder, the output of which is connected to the secondary conversion unit of the measurement information and indication.