способ и устройство для измерения температуры точки росы
Классы МПК: | G01N25/68 изменением температуры поверхности осаждения |
Автор(ы): | Володин Ю.Г., Елисеев В.Г., Зарайский Г.П., Игнашин А.М., Орлов Ю.Г., Смирнов Л.Г., Смирнов Г.Г., Яцеев В.А. |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро общего машиностроения им. В.П. Бармина" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-06-16 публикация патента:
27.07.2002 |
Изобретение относится к измерению влажности газов. В основу изобретения положена задача создания устройства, измеряющего точку росы за счет измерения количества выпавшего конденсата и температуры на влагочувствительном элементе одним измерительным средством. Способ заключается в том, что для измерения температуры точки росы измеряют параметры сигнала на выходе измерительной схемы и измеряют температуру с помощью влагочувствительного элемента, включенного в измерительную схему. Технический результат - повышение точности и быстродействия. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. Способ измерения температуры точки росы, заключающийся в измерении температуры охлаждаемого влагочувствительного элемента, измерении параметров сигнала на выходе измерительной схемы и определении точки росы по резкому изменению параметров сигнала на выходе измерительной схемы, отличающийся тем, что измеряют температуру с помощью влагочувствительного элемента, на поверхность которого нанесено гидрофобное покрытие, причем температурную характеристику влагочувствительного элемента, включенного в измерительную схему, юстируют по опорному датчику температуры. 2. Способ измерения температуры точки росы по п. 1, отличающийся тем, что выделяют из сигнала измерительной схемы, включающей влагочувствительный элемент, составляющие, содержащие информацию о температуре и начале выпадения конденсата на его поверхности. 3. Устройство для измерения температуры точки росы, включающее влагочувствительный элемент, холодильно-нагревательное средство и процессорное средство, при этом выход измерительной схемы и вход холодильно-нагревательного средства соединены с соответствующими входами процессорного средства, отличающееся тем, что оно снабжено опорным датчиком температуры, влагочувствительный элемент, включенный в измерительную схему, выполнен чувствительным к температуре, а на его поверхности нанесено гидрофобное покрытие.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области измерения влажности газов, в частности к гигрометрам, измеряющим влажность по температуре точки росы. Известен оптический гигрометр (а.с. СССР 1714478, G 01 N 25/68, опубл. 1992, БИ 7), содержащий термоэлектрическую батарею, расположенные на ней термодатчик и конденсационное зеркало, представляющее собой диэлектрическую подложку с двумя электродами. Поверхность диэлектрической подложки между электродами покрыта электропроводящей островковой пленкой критической толщины, которая предназначена для уменьшения влияния загрязнения. Известен также высокочувствительный гигрометр точки росы (РСТ WO 98/12580, G 01 W 1/00), содержащий холодильно-нагревательное устройство, на поверхности которого расположен резонатор на поверхностно-акустических волнах (ПАВ) и интегрированный термодатчик. Резонатор включен в измерительную схему и используется в качестве влагочувствительного элемента для измерения количества конденсированной влаги. Процессорное средство и холодильно-нагревательное устройство обеспечивают управление температурой влагочувствительного элемента таким образом, чтобы количество конденсата на его поверхности оставалось постоянным, одновременно с этим интегрированным термодатчиком измеряется температура на охлаждаемой поверхности, таким образом, устройством постоянно измеряется температура точки росы. Известен также миниатюрный гигрометр и способ измерения температуры точки росы (патент США 5364185, G 01 N 25/68), являющийся наиболее близким техническим решением к заявляемому, взятым в качестве прототипа, содержащий влагочувствительный элемент, холодильно-нагревательное устройство, термодатчик, интегрированный на поверхность холодильно-нагревательного устройства, процессорное средство. Влагочувствительным элементом является встречно-штырьевой преобразователь (ВШП). Процессорное средство подает сигнал холодильно-нагревательному устройству на охлаждение. По мере уменьшения температуры процессорным средством обрабатываются сигналы, полученные с влагочувствительного элемента и термодатчика, и вычисляется вторая производная сигнала по температуре. При скачкообразном изменении величины второй производной делается вывод о начале конденсации влаги на влагочувствительном элементе и фиксируется температура на данный момент, которая и является температурой точки росы. После этого выдается сигнал на повышение температуры и в дальнейшем цикл повторяется. При данном способе вычисления температуры точки росы по второй производной сигнала по температуре устраняется влияние загрязнения поверхности влагочувствительного элемента. Устройство в целом является небольшим по размеру и достаточно быстродействующим. Недостатком данного изобретения, а также других, относящихся к конденсационным гигрометрам, является то, что определение начала конденсации влаги на охлаждаемой поверхности и измерение температуры на ней производятся двумя разными средствами измерения. Вследствие этого даже при большой степени интегрированности датчика температуры с датчиком конденсата, неизбежно возникает ошибка измерения температуры в области конденсации влаги из-за пространственной разнесенности датчиков. В основу настоящего изобретения положена задача создания устройства, измеряющего температуру точки росы с высокой точностью и быстродействием за счет измерения количества выпавшего конденсата и температуры на чувствительном элементе одним измерительным средством. Поставленная задача решается тем, что в способе для измерения температуры точки росы измеряют температуру охлаждаемого влагочувствительного элемента, измеряют параметры сигнала на выходе измерительной схемы, включающей влагочувствительный элемент, определяют температуру точки росы по резкому изменению параметров сигнала, на выходе измерительной схемы, после чего подают сигнал на увеличение температуры, измеряют температуру с помощью влагочувствительного элемента, включенного в измерительную схему. Кроме того, выделяют из сигнала измерительной схемы, включающей влагочувствительный элемент, составляющие, содержащие информацию о температуре и о начале выпадения конденсата на его поверхности. Кроме того, юстируют температурную характеристику влагочувствительного элемента, включенного в измерительную схему по опорному датчику температуры. Поставленная задача решается также тем, что в устройстве для измерения температуры точки росы, содержащем влагочувствительный элемент, включенный в измерительную схему, холодильно-нагревательное средство, процессорное средство, при этом выход измерительной схемы, вход холодильно-нагревательного средства соединены с соответствующими входами процессорного средства, влагочувствительный элемент выполнен с гидрофобным покрытием и чувствительным к температуре. Предлагаемое изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения и прилагаемыми чертежами и графиками, на которых:фиг. 1 изображает общую схему устройства для измерения температуры точки росы, где влагочувствительный элемент 2 с гидрофобным покрытием 3, включенный в измерительную схему 1 и опорный датчик температуры 5, расположенные на холодильно-нагревательном средстве 4, а выходы измерительной схемы 1, опорного датчика температуры 5 и вход холодильно-нагревательного средства 4 соединены с соответствующими входами процессорного средства 6, выход которого соединен с индикаторным средством 7;
фиг. 2 - график зависимости величины ln
![способ и устройство для измерения температуры точки росы, патент № 2186375](/images/patents/284/2186032/961.gif)
![способ и устройство для измерения температуры точки росы, патент № 2186375](/images/patents/284/2186167/981.gif)
![способ и устройство для измерения температуры точки росы, патент № 2186375](/images/patents/284/2186032/961.gif)
![способ и устройство для измерения температуры точки росы, патент № 2186375](/images/patents/284/2186032/961.gif)
а) производят отключение холодильно-нагревательного средства 4 или его переводят в стационарный режим;
б) с помощью опорного датчика температуры 5, находящегося в той же температурной области, что и влагочувствительный элемент 2, отслеживают изменения температуры;
в) производят циклы ожидания до тех пор, пока температурный дрейф не станет меньше заранее заданной величины, которая зависит от точности измерения температуры точки росы, после этого делается вывод, что температурное поле в области измерения стало однородным;
г) считывают показания опорного датчика температуры 5 и влагочувствительного элемента 2, работающего в режиме измерения температуры;
д) процессорным средством 6 вычисляют поправки к температурной характеристике влагочувствительного элемента 2, которые будут затем учитываться при измерении температуры с помощью влагочувствительного элемента 2. Таким образом, в заявляемом изобретении по сравнению с прототипом измерение температуры и момента начала выпадения конденсата производится одним измерительным средством, т.е. отсутствуют погрешности измерения температуры точки росы, которые возникают из-за того, что датчик температуры и чувствительный элемент находятся в разных областях температурного поля, что позволяет повысить точность измерения температуры точки росы. Кроме того, измерение начала выпадения конденсата и температуры одним средством позволяет увеличить скорость охлаждения, так как не требуется дополнительного времени для создания высокооднородного температурного поля и тем самым увеличивается быстродействие всего устройства в целом. Кроме того, совмещение измерения температуры и начала выпадения конденсата одним измерительным средством дает возможность применять в качестве влагочувствительного элемента объемные структуры, например объемный кварцевый резонатор, поскольку не требуется интегрирование на одной поверхности датчика температуры и влагочувствительного элемента для более точного измерения температуры. Изобретение может быть использовано в тех областях промышленности, в которых измеряют влажность газов по точке росы. При этом все измерительные схемы могут быть выполнены с использованием интегральных схем, в том числе и с применением микропроцессоров. В качестве устройства для управления температурой может быть использован термоэлектрический холодильник.
Класс G01N25/68 изменением температуры поверхности осаждения
способ определения влагосодержания газов и устройство для его осуществления - патент 2450262 (10.05.2012) | |
устройство для измерения количества сконденсированного пара - патент 2370735 (20.10.2009) | ![]() |
гигрометр - патент 2356039 (20.05.2009) | |
способ определения температуры точки росы по влаге в природном газе - патент 2346264 (10.02.2009) | ![]() |
измеритель влажности - патент 2316759 (10.02.2008) | ![]() |
способ определения температуры точки росы - патент 2316758 (10.02.2008) | ![]() |
способ определения влажности газа - патент 2286560 (27.10.2006) | |
гигрометр точки росы - патент 2117937 (20.08.1998) | |
конденсационный гигрометр - патент 2112964 (10.06.1998) | |
конденсационный гигрометр - патент 2112963 (10.06.1998) |