Оптомолекулярный гигрометр

Оптомолекулярный гигрометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е ()881588

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 03.04.79 (21) 2747426/18-25 с присоедииеиием заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.

G 01 N 21/81

Госудеротеенный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.11.81. Бзоллетеиь,1!й 42

Дата опубликования описаиия 1 5 .1 1 . 81 (53) УДК535.8 (088.8) H.С.Лидоренко, И.А.Зайденман, Б.И.Ильин, А.М.Капустин, " - -" "" - - --% - и Г,К.Смирнов 8(.! (.!» !,Ð"; ." - ° - -сс

l

;! д г!..!;. - ; ! и

ТЕХН;, - -!

БИБЛОС :." (72) Авторы изобретения (7I ) Заявитель (54) ОПТОМОЛЕКУЛЯРНЬ1Й ГИГРОМЕТР

Изобретение относится к влагометрии и может быть использовано для измерения относительной влажности в качестве селективного датчика ионного и газового состава среды.

Известны гигрометры для измерения относительной влажности, содержащие в качестве основных элементов источник света, фотоприемник и чувствительный к влажности элемент, способный изменять окраску в зависимости от влажности среды (11 .

Однако из-за потерь на отражение известные устройства имеют недостаточные чувствительность и быстродействие.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является оптомолекулярный гигрометр, содержащий датчик, состоящий из последовательно расположенных малоинерционного источника света, влагочувствительного элемента, приемного фотоэлемен.та и электронный блок с блоком питания источника света и регистратором (21 .

Недостатком этого устройства является инерционность, так как ввиду малой интенсивности источника света (светодиода) и потери света при диффузном отражении от влагочувствительного элемента необходим защитный экран, замедляющий процессы обмена влагой и снижающий быстродействие. Кроме того, используемый в качестве регистратора простой компаратор, сравнивающий сигналы основного и опорного каналов, не дает надежного выделения полезного сигнала на !

5 фазе засветки.

Целью изобретения является увеличение быстродействия оптомолекулярного гигрометра.

Для достижения указанной цели в

20 известном оптомолекулярном гигромет" ре, содержащем датчик, состоящий из последовательно расположенных малоиневционного источника света, вла881 588

Формула изобретения

55 гочувствительного элемента, приемного фотоэлемента, и электронный блок с блоком питания источника света и регистратором, влагочувствительный элемент выполнен в виде цилиндра с конусообразным торцом, обращенный к источнику света, а регистратор снабжен синхронным детектором.

На чертеже приведена принципиальная схема оптомолекулярного гигрометра.

Схема оптомолекулярного гигрометра содержит датчик 1 и электронный блок 2. Датчик состоит из корпуса

3, малоинерционного источника света

4, расположенного у конусообразного торца влагочувствительного элемента

5, покрытого влагочувствительным слоем 6. У противоположного торца световода,размещен приемный фотоэлемент 7. Электронный блок гигрометра включает в себя блок питания 8, синхронный детектор 9 и регистратор 10.

Цилиндрический влагочувствительный элемент (световод) 5 выполнен из сшитого дивинилбензолом полисти рола, поверхность которого представляет собой тонкий (5-10 мкм) катионообменный слой в Ср -форме, полученный путем синтеза ионообменных материалов.

Гигрометр работает следующим образом.

Импульсы света от источника 4, соединенного с блоком питания импульсного напряжения 8, за счет полного внутреннего отражения от высокочувствительного слоя 6 попадают на приемный фотоэлемент 7. Импульсы тока приемного фотоэлемента, следующие с частотой импульсов света источника 4, регистрируются синхронным детектором 9 и вызывают в регистраторе 10 ток, пропорциональный амплитуде импульсов. Амплитуда импульсов тока приемного фотоэлемента определяется амплитудой импульсов источника 4 и поглощением света во влагочувствительном слое 6, которое, в свою очередь, зависит от влажности внешней среды, контактирующей с этим слоем. Таким образом, показания регистратора 10 зависят от влажности внешней среды. Внешняя засветка, попадающая на приемный фотоэлемент

7, определяется синхронным детекто ром и не влияет на показания регистратора 10. Выполнение влагочувствительного элемента 5 в виде цилиндра с конусообразным торцом позволяет более эффективно использовать свет, испускаемый источником, так как формирование луча полного внутреннего отражения (ПБО) происходит не на плоской поверхности, на которой значительная часть света теряется, а на конусной. Уменьшение потерь света позволяет увеличить длину влагочувствительного элемента н при сохранении той же чувствительности уменьшить толщину влагочувствительного слоя, так как процессы водообмена в слое идут диффузионным путем, то толщина слоя существенно определяет быстродействие (время отклика r - l, где 1 толщина влагочувствительного слоя).

Уменьшение толщины влагочувствительного слоя в 1,5 раза приводит к уменьшению времени релаксации этого слоя более чем в 2 раза.

Оптомолекулярный гигрометр обладает высокой чувствительностью во всем диапазоне влажностей от 0,1 до 1007. у погрешность измерений не вьппе 1Ж, время отклика не превышает 10 с.

Использование изобретения позволяет увеличить быстродействие гигрометров более чем в 6 раэ при высокой чувствительности измерений относительной влажности, Оптомолекулярный гигрометр, содержащий датчик, состоящий из последовательно расположенных малоинерционного источника света, влагочувствительного элемента, приемного фотоэлемента, и электронный блок с блоком питания источника света и регистратором, отличающийся, тем, что, с целью увеличения быстродействия, влагочувствительный элемент выполнен в виде цилиндра с конусообразным торцом, обращенным к источнику света, а регистратор снабжен синхронным детектором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент С1ПА 11 3557619, кл. G 01 N 21/22, опублик. 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

II 561896, кл. G 01 и 21/10, 1977 (прототип).

881588

Составитель К.Рогожин

Редактор Л.Повхан Техред О.Легеэа Корректор М.Пожо

Закаэ 9961 66 Тираж 910 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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