Сорбционно-частотный влагомер

Сорбционно-частотный влагомер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 1 735964

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическкк

Республик

4i с

l (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено04.04.77 (2! ) 2469554/y825 (53)М. Кл.

G 01й 5/02//

6 01N 25/56 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет (23) П риоритет

Опубликовано 25.05.80. Бюллетень №19

No делам нвооретеиий и открытий (53) УДК 543.272 (088.8) Дата опубликования описания 28.05.80

В. М. Баженов, В. Е. Иващенко, В. П. Коломьтйцев, Г. Е. Плаксин и И, А. Рудых (72) Авторы изобретения (7! ) Заявитель

J (54) СОРБЦИОННО-ЧАСТОТНЫЙ ВЛАГОМЕР

Изобретение относится к области ана- литического приборостроения и может быть использовано в газовом анализе, в частности, для измерения влажности газовых смесей.

Известен влагомер, содержаший два чувствительных элемента — измерительный и эталонный, в качестве которых используются кварцевые резонаторы, при1О чем измерительный чувствительный элемент покрыт влагочувствительной пленкой, а эталонный или не имеет покрытия или покрыт пленкой, не чувствительной к влаге; юхему электрического питания и из- 5 мерения, которая содержит два .электронных генератора, возбуждаюших и поддерживаюших колебания чувствительных элементов, схему смешения частот колебаний названных генераторов, благодаря кото- > рой выделяется сигнал разностной частоты, пропорциональный влажности газа !1). Однако этот влагомер не обладает достаточной точностью и требует

2 для периодической проверки и юстировки наличия эталонных парогазовых смесей, Наиболее близким по технической сушности к данному изобретению является сорбционно-частотный влагомер, содержащий две термостатированные камеры c идентичными сорбционными чувствительными элементами, включенными в измерительную схему, магистрали подвода и отвода анализируемой среды и газовый переключатель (2) .

Известный влагомер также обладает недостатками - требует наличия источника осушенного газа, обладает пониженной точностью из-за влияния атмосферного давления, для поверки необходимо наличие эталонных смесей или образно», вых средств измерения.

Целью изобретения является повышение точности анализа и поверки.

Это достигается за счет того, что влагомер содержит дроссель, установленный между соединенными последовательно камерами с чувствительными элемец10

4 3 73 тами, регулятор перепада давлений, полость высокого давления которого соединена с входом первой по ходу газа камеры, полость низкого давления — с магистралью отвода анализируемой среды, а газовый переключатель выполнен двухходовым и его нормально закрытый канал соединен с первой хамерой, общий канал со второй камерой, а нормально-открытый канал с магистралью отвода, соединенный через дроссель подпора с дополнительным выходом второй камеры.

На чертеже представлена схема описываемого влагомера, который содержит магистраль подвода 1 анализируемой среды, регулятор 2 перепада давления с полостью 3 высокого давления и полостью 4 низкого давления, камеры 5 и 6, в которых расположены идентичные кварцевые сорбционные чувствительные элементы 7 и 8, вход 9 и выход 10 камеры 5, основной 11 и дополнительный

12 выходы камеры 6, дроссель 13 и, дроссель 14 подпора, двухходовой газовый переключатель 15 с электромагнитным приводом,, нормально-закрытый канал

16, нормально-открытый канал 17 и общий канал 18 газового переключателя, магистраль отвода 19 анализируемой среды, канал 20 соединения камеры 4низкого, давления регулятора перепада давления с магистралью отвода, термостат 21, электронные генераторы 22 и 23, смеситель сигналов 24, преобразователь 25 разностной частоты.

Газовые элементы схемы за исключением регулятора перепада давления расположены в термостате 21. Электрические элементы схемы могут быть расположены вне термостата или в термостате.

В режиме измерения анализируемый газ под давлением через вход поступает в регулятор 2 перепада давления, при этом в его полостях 3 и 4 устанавливается определенный перепад давления.

Из полости 3 высокого давления через вход 9 газ поступает в камеру 5 с чувствительным элементом 7.

Таким образом, давление в камере 5 имеет то же.значение,что и в полости 3.

После камеры 5 анализируемый газ проходит через дроссель 13, где давление его понижается, и поступает в камеру 6 с чувствительным элементом 8. Из камеры 6 через основной выход 11, общий

18 и нормально открытый 17 каналы газового переключателя 15 газ поступает к выходу влагомера. Так как выход вла5964 4 гомера напрямую с помощью канала 20 соединен с полостью 4 низкого давлениярегулятора 2 перепада давления, то давление в камере 6 имеет то же значение, что и в полости 4 низкого давления. Таким образом, в режиме измерения в камерах 5 и 6 поддерживается строго определенный перепад давления. Причем этот перепад будет сохраняться при изменении дренажного давления на выходе влагомера.

Поскольку анализируемый гаэ представляет собой парогаэовую смесь то, благодаря наличию разности давления между камерами 5 и 6, имеется разность парциальных давлений паров воды в камерах 5 и 6, причем парциальное давление паров воды в камере 5 превышает парциальное давление паров воды в камере 6. Разность парциальных давлений зависит от объемного влагосодержания газа и при изменении последнего соответственно изменяется. Каждый

i сорбционный кварцевый чувствительный элемент при постоянной температуре реагирует на изменение парциального давления паров воды соответствующим изменением частоты колебания, которая фиксируется электронным генератором.

В схеме влагомера генератор 22 связан электрически с чувствительным элементом 7, а генератор 23 — с чувствительным элементом 8, поэтому электромеханические колебания каждого чувствительного элемента возбуждаются и поддерживаются, соответственно, этими генераторами. Сигналы высокой частоты с генераторов 22 и 23 поступают в смеситель 24, где выделяется сигнал разностей частот, который поступает в преобразователь 25 частоты, где преобразуется в постоянный ток, напряжение или код.

В данной схеме частота колебания каждого чувствительного элемента зависит от парциального давления паров воды, а разностная частота, соответственно, зависит от разности парциальных давлений паров воды между хемерами 5 и 6 и следовательно от объемного влагосодержаник газа. Таким образом, в режиме измерения разностная частота служит мерой влагосодержания газа.

Схема влагомера, представленная на чертеже позволяет оперативно производить проверку исправности влагомера, и при необходимости его юстировку без применения эталонных газовых смесей.

Проверка исправности и юстировха влагомера производится путем выравни59 6 же В режиме измерения между каме рами 5 и 6 поддерживается перепад давлений, равный 98,1 кйа (1 кгс/см ).

Температура в камерах.5 и 6 поддерживается равной +50+0,10C с помощью двухконтурной системы термостатирования. Влагомер предназначен для измерения влажности сжатых газов. Испытания влагомера показали его эаботоспособ10 ность, простоту и надежность, малоинер- ционность, отсутствие дополнительной погрешности от изменения атмосферного давления, а также возможность проверки его исправности и юстировки на анализируемом газе.

t 5 73 вания давлений анализируемого газа между камерами 5 и 6. Б режиме юстировки

I на электромагнитный привод газового переключателя 15 подается электрическое напряжение, при этом нормальнозакрытый канал 16 открывается, а нормально-открытый канал. 17 — закрывается.

В этом случае анализируемый газ с выхода 10 камеры 5 в камеру 6 проходит, минуя дроссель 13, через нормально-закрытый канал 16 и общий канал 18, а из камеры 6 через дроссель 14, дополнительный выход 12 к выходу влагомера. Так как в этом случае между камерами 5 и 6 сопротивления движению газа нет, то давление в обеих камерах будет одинаковым и равным давлению в полости 3 регулятора перепада давления. Дроссель 14 служит для создания подпора газа. Сечение его проходного сечения одинаково с дросселем 13.

При выравнивании давлений анализируемого газа в камерах 5 и 6 разность парциальных давлений паров воды станови я р вной ну ю, а так как чу ст- 25 вительные элементы идентичны и имеют при одинаковом давлении и температуре идентичные частотно-влажностные характеристики, то разностная частота становится равной нулю или значению, заданному при градуировке влагомера на сухом газе. Если этого не произойдет, то производится юстировка влагомера, например, при помощи перестройки частоты одного из генераторов. 35

Одним из примеров выполнения влагомера является разработанный измеритель влажности газов. В качестве чувствительных элементов в этом влагомере использованы кварцевые резонаторы с частотой колебаний порядка 9 мГц с сорбционной биополимерной пленкой на основе натуральной шерсти. Влагомер имеет диапазон измерения от О до 25000млн „ перекрываемый тремя шкалами

О... 250 млн, О... 2500 млн и

О... 25000 млн

Влагомер состоит из первичного преобразователя и блоков измерения. Первичный преобразователь влагомера вы-, З0 полнея по схеме, приведенной на чертеФормула изобретения

Сорбционно-частотный BJlQFoMep> содержащий две термостатированные камеры с идентичными сорбционными чувствительными элементами, включенными в измерительную схему, магистрали подвода и отвода анализируемой среды и газовый переключатель отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа и поверки, он содержит дроссель, установленный между соединенными последовательно камерами с чувствительными элементами, регулятор перепада давлений, полость высокого давления кото рого соединена с входом первой цо ходу газа камеры, полость низкого давленияс магистралью отвода анализируемой среды, а газовый переключатель выполнен двухходовым, и его нормально-закрытый канал соединен с первой камерой, общий канал с второй камерой, а нормально открытый канал с магистралью отвода, соединенной через дроссель подпора с дополнительным выходом второй камеры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 463901, кл. 0 01 Я 25/58, 3 1. 10.73.

2. Берлинер М. A. Измерения влажности., — М., 1973, с. 281-284 (прототип) .

735964

Составитель В. Екаев

Редактор Е. Гончар Техред Н. Ковалева Корректор И. Муска

Заказ 2415/34 Тираж 1019 . Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4