DE2408902A1

DE2408902A1 - Feuchtemessfuehler

Info

Publication number: DE2408902A1
Application number: DE19742408902
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr Rer Nat Fritsche; Hans Dr Rer Nat Lippold; Juergen Dipl Phys Voigt
Original assignee: Luft und Kaeltetechnik VEB
Current assignee: Luft und Kaeltetechnik VEB
Priority date: 1973-03-06
Filing date: 1974-02-23
Publication date: 1974-09-12
Also published as: DD103728A1; NL7402701A

Description

Feucht emeßfühler Die Erfindung betrifft einen Feuchtemeßfühler zum Messen der relativen Feuchte im Bereich > 10 % relativer Feuchte nach dem Prinzip der Messung der elektrischen Leitfähigkeit einer hygroskopischen Schicht, die aus einem Salz, vorzugsweise dem Lithiumchlorid besteht.
Es sind verschiedene Meßgeräte für die Messung der Luftfeuchtigkeit bekannt. Das älteste Prinzip ist das Messen mit einem Haarhygrometer, wobei nur eine begrenzte Genauigkeit erreicht wird. Das gleiche gilt auch für die Verwendung anderer Pasern oder Häute, die eine feuchtigkeitsabhängige Längenänderung ausführen. Das weitverbreitete Psychrometer, bei dem zwei Temperaturen (Trocken- und Peuchttemperatur) mit Thermometern gemessen werden, ist kompliziert im Aufbau und in der Handhabung, bedarf einer ständigen Wartung und ist sehr störanfällig. Bequem in der Anwendung sind elektrische Hygrometer, die direkt ein elektrischen Ausgangssignal liefern.
Weit verbreitet ist der Lithiumchlorid-Taupunktfühler, bei dem eine tiOl-Schicht mittels einer Reglerschaltung über eine Heizung auf dem Umwandlungspunkt zwischen kristallinem Salz und gesättigter Lösung gehalten wird. Die Temperatur dieses Punktes wird mittels eines Thermometers gemessen und ist ein Maß für den Taupunkt der umgebenden Luft.
Prinzipbedingt besitzt dieser Fühler eine große Trägheit, begrenzte Genauigkeit, eine Abhängigkeit von der Luftgeschwindigkeit sowie einen großen Wartungsaufwand.
Es sind auch elektrolytische Fühler bekannt, bei denen die elektrische Leitfähigkeit einer elektrolytischen Schicht in Abhängigkeit von der umgebenden Luftfeuchtigkeit gemessen wird. Als hygroskopische Stoffe werden hierfür meist Salze bzw. Salzlösungen, vorzugsweise LiCl, verwendet, die in ein Verdickungsmittel wie Polyvinylalkohol oder Polyvinylacetat eingebettet sind, um ein Abfließen zu verhindern. Diese Verdickungsmittel vermindern jedoch die Wirksamkeit der hygroskopischen Schicht, da die Zusätze zwischen 20 ... 60 Gewichtsprozenten liegen und außerdem sind diese Stoffe temperaturempfindlich, wodurch die Fühler nur einen begrenzten thermischen Einsatzbereich aufweisen.
In letzter Zeit sind auch kapazitive Meßfilhftr bekannt geworden, bei denen die Kapazität einer zwischen zwei Metallelektroden befindlichen Adsorptionsschicht gemessen wird. Diese Fühler können jedoch nur im Bereich sehr kleiner Luftfeuchten vorteilhaft eingesetzt werden.
Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten Feuchtemeßfühler besonders hinsichtlich Trägheit und Temperaturempfindlichkeit zu beseitigen und einen puhler zu entwickeln, der bei einfachem Aufbau und billiger Herstellung einen weiten Anwendungsbereich besitzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Feuchtemeßfühler zu entwickeln, der auf dem Prinzip der Messung der Leitfähigkeit einer hygroskopischen Schicht, vorzugsweise einer LiCl-Schicht beruht, wobei die Messung einer relativen Feuchte > 10 % mit hoher Genauigkeit, bei kleinen Einstellzeiten und in einem weiten Remperaturbereich durchgeführt werden kann.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine hygroskopische Salzschicht, die vorzugsweise aus LiOl besteht, in eine Tonschicht eingebettet ist, die durch Aufbrennen auf eine temperaturbeständige Unterlage eine poröse Struktur besitzt und wobei die Meßelektroden, die kammartig ineinandergreifen, auf dieser Tonschicht angeordnet sind. Die Tonschicht ist dabei sehr dünn und hat vorzugsweise eine Stärke von 1 ... 10 pm. Die temperaturbeständige Unterlage besteht vorzugsweise aus Quarz, dichter Keramik oder Glas. Der Ton wird vor dem Aufbringen auf die Unterlage durch Auswaschen in destilliertem Wasser gereinigt und durch Sedimentation von großen Körnern befreit.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird erreicht, daß sich eine gleichmäßig dünne iCl-Salzschicht ausbildet, deren Dicke sich in Abhängigkeit ihrer Konzentration entsprechend der relativen Feuchte der Umgebungsluft verändert und damit zu einer großen Widerstandsänderung der leitfähigen Schicht fahrt. Dadurch wird es ermöglicht, sehr genaue Messungen der jeweiligen Luftfeuchtigkeit durchzuführen. Durch die feste Einbettung in die poröse, hochtemperaturbeständige Tonschicht kann das Salz bei langzeitiger Einwirkung großer Feuchtigkeit weder verlaufen noch kann die Hüllgerüststruktur des gebrannten Tones von Temperatureinwirkung zerstört werden.
Durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Feuchtemeßfühler kann somit in einem Temperaturbereich von - 30 0C ... + 150 0C eine relative Feuchte von 10 ... 100 q& % mit großer Genauigkeit bei kurzen Einstellzeiten gemessen werden.
Der Aufbau des Feuchtemeßfühlers soll nachstehend an einem Ausführungæbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1 Draufsicht auf den meßfühler Fig. 2 Schnitt A-A nach Fig. 1 Auf einem Quarzglasplättchen 1 befindet sich auf beiden Seiten je eine Tonschicht 2 und 2', die durch Aufbrennen auf das Quarzglasplättchen 1 eine poröse Struktur erhalten hat. In den so gebildeten Poren der Tonschicht befindet sich Liöl-Lösung, mit der die Tonschicht 2; 2' beim Auftragen auf das Quarzglasplättchen 1 vor oder nach dem Brennen getränkt wurde. Die Tonschicht 2; 2' wird somit zum Hüllgerüst für das Salz. Auf die Tonschichten 2; 2' sind Elektroden 3; 4 bzw. 3'; 4' so aufgedampft, daß sie jeweils kammartig ineinandergreifen. Mittels Wechselstrom wird zwischen den Elektroden 3 und 4 bzw. 3' und 4' der Widerstand des LiCl-Salzes gemessen, das in dem Hüllgerüst der Tonschichten 2; 2' eingelagert ist, und dessen elektrische Leitfähigkeit sich mit Veränderung der Luftfeuchtigkeit ebenfalls verändert.
Zur Erreichung einer möglichst gleichmäßigen Porenstruktur der Tonschichten 2; 2' wird dieser vor Auftragen auf das Quarzglasplättchen 1 in destilliertem Wasser ausgewaschen und durch Sedimentation von großen Körnern befreit.

Claims

Patentansprüche

1Feuchtemeßfühler zum Messen einer relativen Feuchte im Bereich>10 % relativer Feuchte nach dem Prinzip der Messung der elektrischen Leitfähigkeit einer hygroskopischen Schicht, die aus einem Salz, vorzugsweise Lithiumchlorid besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise aus LiCl bestehende hygroskopische Salzschicht in eine auf eine temperaturbeständige Unterlage (1) aufgebrannte, eine poröse Struktur besitzende, Tonschicht (2; 2') eingebettet ist, und wobei Meßelektroden (3; 4 und 3'; 4f) auf der Tonschicht (2; 2') kammartig ineinandergreifend, angeordnet sind.
2. Feuchtemeßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tonschicht (2; 2') sehr dünn ist und vorzugsweise eine Stärke von 1 ... 10 Y m aufweist.
3. Feuchtemeßfühler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die temperaturbeständige Unterlage (1) aus Quarz, dichter Keramik oder Glas besteht.
4. Peuchtemeßfühler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ton vor Aufbringen auf die Unterlage (1) durch Auswaschen in destilliertem Wasser gereinigt und durch Sedimentation von großen Körnern befreit wurde.

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