SU758039A1 - Электролитический подогревной датчик влажности 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения влажности неагрессивных газов, в частности, для измерения влажности атмосферного воздуха в системе метео- 5 рологических станций.

Известные электролитические первичные подогревные преобразователи влажности, состоят из термочувствительного элемента, заключенного в ди- 1θ электрический корпус, на поверхности которого нанесен слой влагопоглощающего вещества, пропитанного гигроскопической солью, и намотаны по спирали’ два. 'металлических электрода, под- 15 ключенные к источнику переменного тока.

Однако, упомянутые конструкции,

Ввиду неплотного прилегания электродов к слою влагопоглощающего вещест- 20 ва не обеспечивают равномерного распределения температуры на поверхности влагопоглощающего слоя, что приводит '

К снижению точности измерения, разрушению электродов и сокращению сро- 25 ка службы чувствительного элемента.

Из известных электролитическйх первичных подогревных преобразователей влажности газов наиболее близким по технической сущности является 30

2

электролитический подогревной датчик влажности, известный из основного авт.св. № 214155.

Датчик содержит термометр сопротивления в диэлектрическом корпусе на внешней поверхности которого нанесен слой влагопоглощающего вещества, например, стеклоткань, пропитанная гигроскопическим раствором, поверх которого намотаны по спирали два металлических электрода, подключенные к источнику'переменного тока. В известном электролитическом подогревном датчике влажности для повышения чувствительности и уменьшения инерционности термометр сопротивления выполнен в виде диэлектрического корпуса с термочувствительным элементом внутри.

Примененная в известном датчике укладка электродов на поверхности влагопоглощающего слоя не обеспечивает надежного и равномерного контакта электродов со слоем влагопоглощающего вещества. В результате приэлектродные участки поверхности влагопоглощающего слоя, ввиду большого переходного сопротивления контакта электродэлектролит, при протекании электрического тока сильно перегреваются

3

758039

4

(вплоть до полного высыхания электролита^ значительно изменяют картину распределения температуры на поверхности электролитического подогревного датчика влажности. Установлено также, что участки влагопоглощающего слоя, близкие к электродам, характеризуются более высокой температурой по сравнению с межэлектродным промежутком. Таким образом, имеются отклонения средней температуры электролитического подогревного датчика влажности от температуры трехфазного равновесия (кристаллы гигроскопической соли раствор-пары воды), являющейся грудуировочной. Повышенная температура вблизи электродов в местах ненадежного контакта ускоряет процессы разрушения электродов и прилегающих участков влагопоглощающего слоя. С другой стороны, наличие больших температурных градиентов ведет к появлению градиентов концентрации электролита ив слое влагопоглощающего вещества. В результате этого возникает перераспределение гигроскопической соли, скорость которого определяется величиной температурных и, соответственно, концентрационных градиентов. В некоторых случаях наблюдаются явления, называемые "сбоями". Эти явления характеризуются высыханием отдельных участков поверхности влагопоглощающего вещества вблизи электродов. Это приводит к прекращению тока через упомянутые участки, снижению их температуры, что вызывает усиленную сорбцию паров воды. Восстановление контакта при увлажнении пересохшего участка, благодаря сорбции молекул воды из исследуемого' газа, сопровождается значительным всплеском тока

в цепи подогрева и выделением большого количества тепла. При этом температура электролитического подогревного датчика влажности скачкообразно изменяется при неизменных внешних условиях. Указанные явления приводят к снижению точности и надежности измерений и сокращению срока службы устройства.

Целью.изобретения является устранение указанных недостатков, то есть повышение точности измерений и увеличение срока службы электролитического подогревного датчика влажности.

Цель достигается тем, что в электролитическом подогревном датчике влаж- нооти с обеих сторон вдоль каждого электрода до половины его диаметра уложена стеклонить, пропитанная гигроскопическим раствором.

В результате этого обеспечивается заданный контакт электродов с электролитом и, тем самым, снижается температурный градиент вблизи электродов, а также уменьшается температура электродов.

Погружение электродов глубже чем наполовину в слой влагопоглощающего

вещества приводит к температурным скачкам,- так как наблюдается расплавление кристаллов гигроскопической соли, покрывающей электрод, с последующим бурным вскипанием и разбрызгиванием раствора. Погружение электродов меньше чем наполовину в слой влагопоглощающего вещества снижает площадь контакта электрод-электролит, следовательно, увеличивает температурный градиент, что приводит к снижению точности измерений и сокращению срока службы устройства.

На фигуре 1 представлен электролитический подогревной датчик влажности газов, на фиг. 2 показано распределение температуры между'электродами чувствительного элемента.

Датчик содержит термометр сопротивления 1, заключенный в. диэлектрический корпус 2, поверх которого по спирали намотаны два электрода.З. Между ними располагается влагопоглощающее вещество 4, например, стеклонить, пропитанная раствором гигроскопической соли. Диаметры стеклонити и электродов выбираются таким образом, чтобы электроды оказались наполовину закрытыми влагопоглощающим слоем.

При подключении электродов к источнику переменного напряжения по поверхностному слою электролита начинает протекать электрический ток и выделять тепло, нагревающее электролитический подогревной преобразователь влажности до температуры трехфазного равновесия (кристаллы соли - растворпары вода). При этой температуре устанавливается динамическое равновесие количества сорбируемой и испаряемой с поверхности влагопоглощающего вещества влаги. Температура влагопоглощающего слоя фиксируется термометром сопротивления. Определенная таким образом температура, является характеристикой измеряемой влажности.

Исследования описанного устройства показали, что температура электродов и приэлектродных областей по сравнению с известными устройствами уменьшается. Таким образом, уменьшается величина температурного градиента вблизи электрода, следовательно, уменьшается скорость перераспределения гигроскопичной соли на поверхности,- что увеличи'вает срок службы электролитического подогревного преобразователя влажности газов. С другой стороны, уменьшение температурных градиентов приводит к более равномерному распределению температуры, что обеспечивает более полное соответствие средней температуры влагопоглощающего слоя-температуре трехфаэного равновесия, являющейся истинной характеристикой влажности. Таким образом, увеличивается точность измерений и снижается вероятность появления сбоев, что важно при эксплуатации устройства. Ввиду пониженной температуры, электроды

5

758039

6

становятся более устойчивыми к разрушению, что также увеличивает срок службы устройства.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Электролитический подогревной дат- 5 чик влажности по авт .св.»214155,о т-. '

   личающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и увеличения срока службы преобразователя, с обеих сторон вдоль каждого электрода до половины его диаметра уложена стеклонить, пропитанная гигроскопическим слоем.

   Фиг/