SU813207A1 - Компенсационный гигрометр - Google Patents

Description

(54) КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ГИГРОМЕТР

1

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к автоматическим гигрометрам , предназначенным дл  непрерывного измерени  влажности газов по их температуре точки росы, и могут найти применение в машиностроении, например, дд  измерени  влажности защитной технологической атмосферы при термической и химико-термической обработке деталей, а также в метеорологии , например на метеостанци х.

Известны компенсационные гигрометры, содержащие источник света, оптическую систему , зеркало, фотопреобразователь, термоэлектрический холодильник, термометр и вольтметр 1.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  компенсационный гигрометр, содержащий источник света, оптическую систему, термоэлектрический холодильник, на котором установлено зеркало с термометром, вольтметр , последовательно соединенные фотоэлектрический мост, дифференциальный усилитель , избирательный усилитель и детектор, а также последовательно включенные генератор тока низкой частоты и сумматор, включенный на входе термоэлектрического-холодильника и св занный через регул тор тока

с выходом дифференциального усилител  2.

Недостатком этого гигрометра  вл етс  пониженна  надежность из-за быстрого выхода из класса точности и потер  работоспособности вследствие малой величины допустимого загр знени  зеркала. Объ сн етс  это тем, что первоначальна  толщина сло  росы, котора  определ ет степень критического загр знени  зеркала, не может быть задана превыщающей значительно, например в 10 - 20 раз, граничную толщину сло , так как при этом нарушаетс  пропорциональна  зависимость компенсирующего напр жени  от толщины сло  росы, и в системе возникают неуправл емые колебани , нарушающие нормальную работу системы компенсации загр знени  зеркала и гигрометра в целом.

Цель изобретени  - повыщение точности .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известное устройство дополнительно введены диод и последовательно соединенные повторитель напр жени  и интегратор, вход которого св зан с детектором, а выход повторителй напр жени  включен в разрыв плеча фотомоста.

С целью уменьшени  времени от момента включени  гигрометра в сеть до установлени  показаний выход интегратора соединен с выходом дифференциального усилител  через диод.

На чертеже представлена схема гигрометра .

Устройство содержит первичный преобразователь 1, блок 2 управлени  и вторичный прибор 3. Первичный преобразователь 1 состоит из герметизированной камеры, внутри которой размещены источник света 4, рабочее 5 и вспомогательное 6 зеркала, а также рабочий 7 и балластный 8 фоторезисторы . Под рабочим зеркалом 5 размещены термоэлектрический холодильник 9 и термометр 0, соединенный со вторичным прибором 3.

Блок 2 управлени  представл ет собой электронное устройство, содержащее резистор 11, резистор 12, зашунтированный замыкающим контактом 13 кнопочного выключател , потенц-иометр 14, которые образуют с фоторезисторами 7 и 8 фотоэлектрический мост. Выход моста присоединен к предусилителю 15. Выход предусилител  15 соединен с регул тором 16 тока, питающим термоэлектрический холодильник 9. Блок 2 управлени  содержит также устройство непрерывной автоматической компенсации загр знени  зеркала и поддержани  тонкого сло  конденсата на нем. Оно состоит из генератора тока низкой частоты 17, соединенного через сум.матор 18 с термоэлектрическим холодильником 9, и избирательного усилител  19, вход которого присоединен к выходу предварительного усилител  15, а выход - к детектору 20, Выход детектора 20 подключен к входу интегратора, выполненного , например, в виде соединенных последовательно зар дно-разр дного резистора 21 и накопительного конденсатора 22. Выход интегратора зашунтирован вторым замыкающим контактом 23 кнопочного выключател  и включен в разрыв плеча фотомоста через повторитель 24 напр же-. ни . На выходе повторител  24 включен вольтметр 25. Дл  уменьшени  времени от момента включени  гигрометра в сеть до установлени  показаний выход интегратора может быть соединен также с выходом предусилител  15 через диод 26, включенный встречно с диодами детектора 20.

Устройство работает следующим образом

При настройке гигрометра в работу контактами 13 и 23 кнопочного выключател  закорачивают резистор 12 и накопительный конденсатор 22 интегратора. Затем движком потенциометра 14 устанавливают на выходе предусилител  15 напр жение равное нулю. Напр жение контролируют, например, с помощью вольтметра (на схеме не показан)

После размыкани  контактов 13 и 23 кнопочного выключате.л  на выходе фотомоста образуетс  напр жение разбаланса, равное в первоначальный момент падению напр жени  резисторе 12. Напр жение

первоначального разбаланса устанавливают в несколько, например, 10-20 раз больше, чем это необходимо дл  изменени  напр жени  на выходе предусилител  15 от нул  до насыщени , благодар  чему исключаетс  потер  работоспособности гигрометра при

значительных загр знени х зеркала и обеспечиваетс  длительна  работа без чистки зеркала. При этом через холодильник 9 протекает от регул тора Штока максимальный ток, зеркало 5 интенсивно охлаждаетс . Однако напр жение на входе и выходе повторител  напр жени  24 остаетс  при этом равным нулю. Когда температура зеркала достигает значени  точки росы исследуемого газа, на поверхности зеркала начинает выпадать конденсат, вследствие чего отражательна  способность зеркала уменьшаетс . Это вызывает увеличение сопротивлени  фоторезистора 7 и уменьщение разбаланса фотомоста .

Дл  достижени  равновеси  в системе

5 регулировани  толщина сло  конденсата на зеркале стремитс  возрасти до сравнительно большой величины, определ емой величиной первоначального разбаланса фотомоста . Однако когда толщина сло  достигает величины, при которой предусилитель 15 выходит из насыщени , а температура зеркала 5 принимает значение, близкое к точке росы исследуемого газа, срабатывает устройство поддержани  тонкого сло  росы. При этом переменный ток, вырабатываемый

5 генератором тока низкой (преимущественно 0,1 - 1 Гц) частоты 17, накладыва сь в сумматоре 18 на посто нный ток регул тора 16 тока, измен ет периодически температуру рабочего зеркала 5 на величину ДТ с частотой переменного тока. Величину этого тока

0 устанавливают такой, чтобы колебани  температуры ДТ зеркала было равно примерно 0,05-0,1°С, что практически не вли ет на точность измерени  среднего значени  температуры точки росы.

5 Из-за колебаний температуры зеркала толщина сло  росы на нем начинает также периодически измен тьс  с частотой тока, так как в одном из полупериодов колебаний температура зеркала превышает температуру точки росы и. конденсат частично испар етс , а в другом полупериоде происходит осаждение конденсата.

Claims (2)

1. Колебани  толщины сло  конденсата вызывают периодические изменени  отражательной способности зеркала 5, вследствие 5 чего в выходном сигнале фотомоста и предусилител  15 по вл етс  переменна  составл юща  низкой частоты. Эта составл юща  сигнала усиливаетс  избирате.тьным усилителем 19 и преобразуетс  детектором 20 в посто нное напр жение, которое через интегратор и повторитель 24 напр жени  поступает в качестве компенсирующего напр жени  в плечо фотомоста навстречу падению напр жени  на резисторе 12. В результате происходит уменьшение суммы напр жений , величина которой определ ет толщину сло  конденсата на зеркале. Уменьшение сигнала ошибки на выходе фотомоста приводит в процессе отработки сигнала к уменьшению тока питани  холодильника , и, как следствие, к отклонению (в сторону повышени ) среднего значени  температуры зеркала от температуры точки росы, а также к уменьшению толщины сло  росы на нем. После того, как толщина Н сло  росы уменьшитс  до величины, равной максимальному размаху Д Н,, его колебаний, вызываемых током низкой частоты, сигнал на выходе избирательного усилител  19 начинает уменьшатьс , так как при Н uhiTioK конденсат на зеркале отсутствует на прот жении части полупериода колебаний и, следовательно, не происходит в это врем  изменени  отражательной способности зеркала . При дальнейшем уменьшении толщины ХЛОЯ росы напр жение на выходе избирательного усилител  19 и выпр мител  20 уменьшаетс  до такой величины, что нарастание напр жени  U прекращаетс . Это приводит в конечном итоге к стабилизации ТОЛЩИНЫ сло  росы на малой величине. Температура зеркала, измер ема  посредством термометра 10 и вторичного прибора 3, при этом выше температуры точки росы, но отличие их незначительно. По показани м вольтметра 25, измер ющего величину компенсирующего напр жени  и суд т в процессе эксплуатации гигрометра о степени загр знени  зеркала и необходимости его чистки. При наличии в схеме диода 26 после .включени  гигрометра в работу происходит быстрый зар д накопительного конденсатора 22 интегратора выходным напр жением усилител  15 через диод 26 до такой степени , что напр жение разбаланса фотомоста и напр жение на выходе усилител  15 уменьшаетс  до величины, при которой диод 26 запираетс . В дальне щем работа гигрометра протекает аналогично рассмотренному. Однако врем  выхода его в режим с малым слоем конденсата на зеркале сокращаетс  за счет предварительного подзар да накопительного конденсатора интегратора, что уменьшает врем  от момента включени  гигрометра в сеть до установлени  правильных показаний . Данное изобретение позвол ет повысить точность и надежность гигрометра за счет увеличени  продолжительности работы между его подстройками, а также за счет исключени  из схемы гигрометра элементов с нестабильными параметрами (ко.мпенсирующего фоторезистора и лампы накаливани ) . Соединение же выхода интегратора с выходо .м предусилител  через диод, включенный встречно диодам выпр мител -, позвол ет сократить врем  от момента включени  гигрометра в сеть до установлени  правильных его показаний, т. е. повысить готовность прибора к работе. Формула изобретени  1. Компенсационный гигрометр, содержащий источник света, оптическую систему, два зеркала, одно из которых установлено на термоэлектрическом холодильнике с термометром , вольтметр, последовательно соединенные фотоэлектрический мост, дифференциальный усилитель, избирательный усилитель и детектор, а также последовательно включенные генератор тока низкой частоты И сумматор, включенный на входе термоэлектрического холодильника и св занный через регул тор тока с выходом дифференциального усилител , отличающийс  те.м. что, с целью повышени  точности, в него дополнительного введены диод и последовательно соединенные повторитель напр жени  и интегратор, вход которого св зан с детектором, а выход повторител  напр жени  включен в разрыв плеча фотоэлектрического моста. 2. Гигрометр по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью сокращени  времени готовности к работе, выход интегратора соединен с выходом дифференциального усилител  через диод. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 265500, кл. G 01- N 21/50, 1970.
2. 2.Патент США № 3623356, кл. 73-17А, опублик. 1971 (прототип).

   V-.csj

   CM