Устройство для измерения влажности газовых сред

Устройство для измерения влажности газовых сред

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалнатических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<ц.748199 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 140375 (21) 2112778/18-25 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 1Ь0780 Бюллетень Но 26 (51)М. Кл.

С 01 и 19/10

С О1 W 1/11

Государственный комитет

СССР оо делам нзобретеннй н откр ытн и (5Ç) УАт(SS1. Ь08. .71(088.8) Дата опубликования oANcBHNR 18,07.80 (72) Авторы изобретения

К.Л. Грудев, П.Я. Куперман, М.А. Присенко, Ю.A. Скрипник, H.E. Хомяк и С.С. Хризман (71) Заявитель

Киевский технологический институт легкой промышленности (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

ГАЗОВЫХ СРЕД

Изобретение относится к влагометрии и может быть использовано для измерения и регулирования влажности различных газовых сред с повышенной точностью. 5

Широко известны сорбционные гигрометры деформационного типа, использующие свойство некоторых гигроскопических твердых тел изменять свои линейные размеры в функции влажности окружающего воздуха 11) и 21 .

Прибор для определения влажности содержит чувствительный элемент в виде пучка волос, изменяющих свою длину от влажности окружакщего воздуха, 15 и соединенных посредством рычажной передачи с указывающей на циферблате влажность поворотной стрелкой.

Прибор отличается .простотой конструкции. Однако, трудности, связанные 20 со сравнительно большой погрешностью измерения удлинения волос и низкой чувствительностью в области малых значений влажности не обеспечили их широкого распространения. 25

Известно также устройство, в котором в качестве чувствительного гигроскопичного элемента используется нить, которая с помощью вибратора приводится в колебательное движение, а влаж- 30 ность определяется по величине амплитуды колебаний нити с помощью измерительного устройства — виброизмерителя Г31.

Однако чувствительность такого устройства низкая, так как амплитуда колебаний при малом влагосодержаиии среды будет малой и соизмеримой с паразитными колебаниями от производственных вибрациИ и помех. Кроме того, нестабильность характеристик преобразовательных звеньев сильно влияет на точность измерения вследствие того, что измерительная схема разомкнута.

Из известных устройств для измерения влажности газовых сред наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является устройство, содержащее гигроскопичный элемент — датчик удлинения чувствительного элемента, преобразователь изменения в электрическое напряжение, регулируемый усилитель и регистрирующий прибор (4 .

Цель изобретения — значительное повышение чувствительности устройства, а также повышение точности измерения при воздействии дестабилизирующих факторов на характеристики преобразовательных звеньев.

748199

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения влажности газовых сред дополнительно снабжено резисторами, зашунтированными ключами, симметричным мультивибратором, фазочувствительным выпрямителем уси5 лителем переменного напряжения, электромагнитом, подвижный сердечник которого соединен с чувствительным элементом, а обмотка возбуждения подключена к выходу усилителя, причем последовательно с обмоткой электромагнита и ре- о гистрирующим прибором включены резисторы, зашунтированные ключами, обмотки управления которых подключены к противоположным плечам мультивибратора, а вход регистрирующего прибора через усилитель и фазочувствительный выпрямитель, управляемый мультивибратором, соединен с управляющим входом регулируемого усилителя.

На чертеже представлена функцио- Щ нальная схема устройств=. устройство содержит чувствительный гигроскопичный элемент 1 с крутизной преобразования S датчик 2 удлинения чувствительного элемента с коэффициентом преобразования К21, преобразователь 3 удлинения в электрическое напряжение с коэффициентом преобразования К, регулируемый усилитель 4 с коэффйциентом усиления К43, электромагнит

5 с коэффициентом преобразования К0 и сопротивлением обмотки К, мультивибратор 6, усилитель частоты коммутации 7, фазочувствительный выпрямитель 8, регистрирующий прибор 9 (например, вольтметр с внутренним сопро- З5 тивлением R ).

Чувствительный Гигроскопичный элемент 1 реагирует на изменение влажности среды, в которую помещен. В качестве чувствительного элемента может 40 использоваться нить, обладающая гигроскопическими свойствами, закрепленная в двух зажимах, один из которых жестко закреплен, а другой посредством негигроскопичной нити через датчик 2 удлинения, например, блочок, связан с подвижным элементом 5 электромагнита. Изменение влжаности среды приводит к изменению длины гигроскопичной нити, на которое реагирует датчик 2 удлинения, с выхода которого

50 сигнал, например угол поворота блочка, поступает на вход преобразователя 3 удлинения в электрическое напря> ение. Преобразованный сигнал постуЭ ает на вход последовательно соедиенного с преобразователем 3 регулируемого усилителя 4, с выхода которого усиленный сигнал через добавочный резистор R, шунтируемый ключом К,поступает на регистрирующий прибор,на- Щ пример, вольтметр. Выходное напряжение усилителя 4 поступает также в . цель положительной обратной связи (п.о.с.), состоящей из добавочного резистора, зашунтированного ключом 65

К>, обмотки электромагнита с сопротивлением К„1 и обратного преобразователя напряжения в линейное перемещение 5, выполненного в виде натяжного электромагнита. Действие п.о.с. проявляется в том, что под влиянием подвижного элемента электромагнита гигроскопичная нить получает дополнительное удлинение, пропорциональное измеряемой влажности. В результате этого датчик удлинения получает информацию о большем изменении длины чувствительного элемента, чем то, которое вызвано действием влажности непосредственно на гигроскопичную нить.

Вследствие этого повышается чувствительность всего устройства.

Напряжение, измеряемое регистрирующим прибором, определяется выражением

"т

b4 4t где K4, =

1 2 Ъ2 45 коэффициент преобразования удлинения нити в электрическое напряже-! ние, Rî

Р7 = и „ — коэффициент передачи входной цепи регистрирующего прибора, R, 104 "05: УГ4 Ro+ (3)

При размыкании ключа К2 коэффициент преобразования понижается за счет уменьшения напряжения, приложенного к электромагниту, но при этом возрастает выходное напряжение за счет шунтирования резистора R

Ji —к,,Ф 1 !! RQS If

R + R> ьб 74

R cd

К вЂ” коэффициент передачи об 2 цепи п.о,.с.; х — изменение длины чувствительного элемента.

В свою очередь для нити с гигроскопическими свойствами Ax = Kd9, где Ь Р вЂ” изменение влагосодержания контролируемой среды, К вЂ, коэффициент пропорциональности.

Резисторы Й1 и R2 поочередно шунтируются автоматическими ключами К И

Кй, обмотки которых подключены к мультивибратору б. При этом напряжение на регистрирующий прибор 9 поступает соответственно то через резистор

R>, To непосредственно с выхода регулируемого усилителя 4. Когда шунтируется резистор Rg, увеличивается напряжение, приложенное к электромагниту. Соответственно возрастает коэффициент преобразования, но одновременно уменьшается напряжение, измеряемое прибором за счет значения резистора R .

748199

1 0

15 (6) 20

50 (8) При любом отклонении, и результате действия дестабилизирующих факторов, коэффициентов преобразонания

2, 3 или 4 от номинального значения и постоянстве резисторов Rq u. Rg на входе регистрирующего прибора наряду с постоянной составляющей появляется переменная составляющая напряжения частоты коммутации, которая после усиления в усилителе переменного напряжения 7 поступает на вход фазочувствительного выпрямителя 8, с выхода которого сигнал воздействует на управляющий вход регулируемого усилителя 4, восстанавливая номинальное значение результирующего коэффициента преобразования. Результаты измерения влажности фиксируются регистрирующим прибором 9.

Таким образом, изменения коэффициента преобразования замкнутой схемы автоматически компенсируются изменениями коэффициента передачи входной цепи регистрирующего прибора. При непрерывной работе ключей напряжение изменяется от значения ! . (5)

7 1 -g> К до значения

М

II К.

1- К

Из схемы периодического шунтирования добавочных резисторов-ключами

К и К следует, что изменения глуби1 ны п.о.с. автоматически компенсируются изменениями коэффициента передачи входной цепи регистрирующего прибора.

Очевидно при заданном соотношении резисторов R„ и R< сопротивления обмотки электромагнита R и внутреннего. сопротивления регистрирующего прибора R, номинальном значении коэффициентов преобразования 2, 3 и коэффициента усиления 4 и постояйном коэффициенте преобразования электромагнита 5, который может быть достаточно стабильным, возможен режим полной компенсации изменений н выходном напряжении, т.е. 7 U7

Приравнивая (5) и (6), получаем:

lI I

574 174 (7)

41 Р7ц ы 5М 8т4

Результирующий коэффициент преобразования, н соответствии с соотношениями (1),.и (7), равен

I1

Ф г4 — 1 4 Ь4 Рй 4 или с учетом значений (3) и (4) (9) Введение н схему новых элементов и автоматически работающих ключей выгодно отличает предлагаемое устроЯство для измерения влажности газовых сред от известного. Положительная обратная связь способствует значительному повышению.чунствительности устройства, что позволяет использонать его для измерения малых влажностей.

Возрастание при этом роли дестабилизирующих факторов на результат изме-. рения устраняется регулировкой коэффициента усиления регулируемого усилителя с помощью цепи: усилитель частоты коммутации — фазочувстнительный выпрямитель — управляющий вход регулируемого усилителя, что повышает точность измерений и обеспечивает повышенную стабильность при воздействии возмущающих факторов.

Формула изобретения

Устройство для измерения влажности газовых сред, содержащее чувствительный гигроскопичный элемент, датчик удлинения чувствительного элемента, преобразователь изменения в электри.ческое напряжение, регулируемый усилитель и регистрирующий прибор, б т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерений, оио снабжено резисторами, зашунтиронанными ключами, симметричным мультивибратором, фазочувствительным выпрямителем, усилителем переменного напряжения и электромагнитом, подвижный сердечник которого соединен с чувствительным элемен- . том, а обмотка возбуждения подключена к выходу регулируемого усилителя, причем последовательно с обмоткой возбуждения электромагнита и регистрирующим прибором включены резисторы, зашунтированные ключами, обмотки управления которых подключены к противоположным плечам симметричного мультивибратора, а вход регистрирующего прибора через усилитель переменного напряжения и фазочувстнительный выпрямитель, управляемый мультивибратором, соединен с управляющим входом регулируемого усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 1188119922, кл. G 01 М 19/10,1929.

2. Берлинер М.А. Измерение влажности, М., 1973, с. 208.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 170183, кл. G 01 W 01/11, 1928.

4. Авторское свидетельство СССР

9 15645 кл. G 01 N 19/10, 1927.

748199

Заказ 4351/10

Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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

Составитель Н. Алимова

Редактор Н. Горват Техред А. Куликовская Корректор Ю. Макаренко