SU890212A1 - Способ измерени малых концентраций вод ного пара в газе и устройство дл его реализации - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ВОДЯНОГО ПАРА В ГАЗЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Изобретение относитс  к гигрометрии и может быть использовано в промышленности и научных исследовани х. Известен способ измерени  влажности газа, основанный на измерении температуры охлаждаемого зеркала в момент выпадени  на нем конденсата. Устройство, реализующее этот способ, содержит зеркало, систему регулировани  температуры зеркала, термометр , измер ющий температуру зеркала, и детектор конденсата, включающий осветитель и фотоприемник 1. Но вследствие инерционности толщины сло  конденсата при малой концентрации вод ного пара b газе данное устройство обладает большой погрешностью измерени . Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ определени  влажности газа, основанный на одновременном охлаждении конденсационной поверхности кварцевого резонатора, имеющего зависимость резонансной частоты колебаний от температуры, пропускании над указанной поверхностью исследуемого газа и измерении амплитуды колебаний кварцевого резонатора дл  обнаружени  выпадени  конденсата на его поверхности . По уменьшению амплитуды колебаний кварцевого резонатора до заданного уровн  обнаруживают начало выпадени-  конденсата, затем, поддержива  посто нным заданный уровень амплитуды колебаний резонатора , измер ют резонансную частоту его колебаний, соответствующую началу выпадени  конденсата, по которой суд т о температуре точки росы. Известное устройство, реализующее данный способ, содержит автогенератор с кварцевым резонатором, имеющим зависимость резонансной частоты колебаний от температуры, последовательно соединенные частотомер и индикатор температуры точки росы, регул тор температуры конденсационной поверхности кварцевого резонатора, подключенный через усилитель и детектор рассогласовани  амплитуды к выходу автогенератора, с которым также соединен вход частотомера 2. Однако применение зависимости амплитуды колебаний от толщины сло  конденсата дл  регулировани  температуры кварцевого резонатора приводит к значительным погрешност м измерени  влажности газа.

Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности и точности измерени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу измерени  малых концентраций вод ного пара в газе, заключающемус  в том, что охлаждают конденсационную поверхность кварцевого резонатора и пропускают над ней исследуемый газ, охлаждают конденсационную поверхность кварцевого резонатора до заданной температуры ниже температуры точки ине  исследуемого газа на 30-100 К, поддерживают температуру конденсационной поверхности кварцевого резонатора на заданном уровне и измер ют скорость изменени  резонансной частоты кварцевого резонатора, по которой суд т о концентрации вод ного пара.

В устройство дл  реализации предлагаемого способа, содержащее автогенератор с кварцевым резонатором и индикатор концентрации вод ного пара, введен стабилизатор температуры конденсационной поверхности кварцевого резонатора, блод контрол  температуры, кварцевого резонатора, блок дифференцировани  частоты, вход которого подключен к выходу автогенератора, и коммутатор, информационный вход которого подключен в выходу блока дифференцировани  частоты, управл ющий вход - к выходу блока контрол  температуры, а выход подключен к индикатору концентрации вод ного пара. На чертеже приведена схема устройства, реализу.ющего предлагаемый способ измерени  малых концентраций вод ного пара в газе. Устройство содержит кварцевый резонатор 1, дл  поддержани  температуры конденсационной поверхности посто нной предназначен стабилизатор температуры 2. Резонатор включен в автогенератор 3, к выходу которого подключены последовательно соединенные блок дифференцировани  частоты 4, коммутатор 5 и индикатор концентраций вод ного пара 6. Дл  контрол  температуры конденсационной поверхности кварцевого резонатора предназначен блок контрол  температуры 7, выход которого подключен к управл ющему входу коммутатора 5. Устройство работает следующим образом . Кварцевый резонатор 1 с помощью стабилизатора 2 температуры конденсационной поверхности кварцевого резонатора термостатируетс  при заданной температуре, значение которой выбираетс  заведомо ниже минимальной температуры точки ине  исследуемого газа. Кварцевый резонатор выбираетс  с низким температурным коэффициентом частоты, что уменьшает погрещность измерени , св занную с колебани ми температуры резонатора и снижает требовани  к качеству стабилизации температуры. Исследуемый газ омывает конденсационную поверхность кварцевого резонатора. Скорость конденсации вод ного пара на этой поверхности и, следовательно, скорость изменени  частоты колебаний, генерируемых автогенератором 3, пропорциональна разности парциального давлени  вод ного пара в газе и давлени  насыщени  при температуре кварцевого резонатора.

Скорость изменени  частоты измер етс  с помощью блока дифференцировани  частоты 4, сигнал с выхода которого через коммутатор 5 подаетс  на индикатор концентрации вод ного пара 6. Блок контрол  7 измер ет температуру конденсационной поверхности кварцевого резонатора и при достижении упом нутой заданной температуры выдает управл ющий сигнал на коммутатор 5, по которому вход индикатора 6 подключаетс  к выходу блока дифференцировани  частоты 4.

Чувствительность кварцевого резонатора к изменению массы на его поверхности очень велика, что позвол ет легко измер ть низкие влажности.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 397830, кл. G 01 N 25/66, 1971.

2.Roberts ELA,Goldsmith ЕЕ.Piezoelectric crystals as sensing elements of pressure. Temperature and humidity. Electric de Engineering , vol 70, 1951, № 9, pp. 776-780 (прототип).