Газовий вологомір

Реферат: Газовий вологомір містить джерело світла, термоелектрично регульований охолоджувач, вимірювач температури, фотодетектор, блок регулювання та обчислення і світловод, фокусуючу систему, аналого-цифровий перетворювач, аналоговий комутатор. UA 70911 U (54) ГАЗОВИЙ ВОЛОГОМІР UA 70911 U UA 70911 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області контрольно-вимірювальної техніки, зокрема вимірювання вологості газів. Відомий конденсаційний гігрометр [патент України 33997, м. кл. G01N 5/12, G01N 19/00 Бюл. №1 від 2001 p.], що містить джерело світла, два однакових канали, кожний з яких має послідовно розташовані та оптично з'єднані оптичну систему, дзеркальний віддзеркалювач, на якому знаходиться термоелектричний регульований охолоджувач та вимірювач температури, оптичний компенсатор і фотодетектор, причому обидва фотодетектори паралельно приєднані до системи живлення, а до фотодетекторів приєднаний диференціальний підсилювач і послідовно до нього система управління оптичними компенсаторами й індикаторами роси, яка у свою чергу з'єднана з програмним регулятором температур. Недоліком відомого пристрою є низька точність, оскільки час вимірювання становить від хвилин до десятків хвилин і за даний час має місце зміна вологості. Найбільш близьким до запропонованого пристрою є конденсаційний гігрометр [патент України 19725, м. кл. G01N 5/00, G01N 19/00 Бюл. №12 від 2006 p.], що містить джерело світла, термоелектрично регульований охолоджувач, вимірювач температури, фотодетектор, порожнистий світловод у вигляді кювети з конусоподібним торцем введення-виведення випромінювання та віддзеркалювальним торцем, в подальшому світловод, блок регулювання та обчислення, причому конусоподібний торець оптично зв'язаний з виходом джерела світла та фотодетектором, вхід блока регулювання та обчислення електрично зв'язаний з виходом вимірювача температури та фотодетектором, а виходи з'єднані з входом джерела світла та термоелектрично регульованим охолоджувачем. Недоліком відомого пристрою є невисока точність вимірювань, оскільки складно визначити точний момент зчитування показів вимірювача температури, а також визначити, яка речовина домішка аналізованого газу сконденсувалась, що вносить неоднозначність у визначення точки роси через відсутність вибірковості. В основу корисної моделі поставлена задача створення газового вологоміра, в якому за рахунок введення фокусуючої системи, аналого-цифрового перетворювача, аналогового комутатора, причому світловод виконаний у вигляді тонкої скляної пластинки з чутливою ділянкою та пристроями вводу-виводу променів у вигляді двох півсфер з різними діаметрами, а фотодетектор виконаний у вигляді двох фотодіодів, досягається підвищення точності вимірювань. Поставлена задача вирішується тим, що в газовий вологомір, який містить джерело світла, термоелектрично регульований охолоджувач, вимірювач температури, фотодетектор, блок регулювання та обчислення і світловод, причому вхід блока регулювання та обчислення електрично зв'язаний з виходом вимірювача температури та фотодетектором, а виходи з'єднані з входом джерела світла та термоелектрично регульованим охолоджувачем, введено фокусуючу систему, аналого-цифровий перетворювач, аналоговий комутатор, причому світловод виконаний у вигляді тонкої скляної пластинки з чутливою ділянкою та пристроями вводу-виводу променів у вигляді двох півсфер з різними діаметрами, фотодетектор виконаний у вигляді двох фотодіодів, фокусуюча система розташована між джерелом світла та світловодом, вихід аналого-цифрового перетворювача з'єднаний з входом блока регулювання та обчислення, а вхід аналого-цифрового перетворювача з'єднаний з виходом аналогового комутатора, вхід якого з'єднаний з виходами фотодетектора. На кресленні представлена блок-схема запропонованого газового вологоміра, що містить джерело світла 1, фокусуючу систему 2, світловод 3, виконаний у вигляді тонкої скляної пластинки з чутливою ділянкою та пристроями вводу-виводу променів у вигляді двох півсфер з різними діаметрами, фотодетектор, виконаний у вигляді двох фотодіодів 4 1 та 42. На бічній стінці світловода 3 розташований термоелектрично регульований охолоджувач 6 та вимірювач температури 5, причому вихід вимірювача температури 5 електрично зв'язаний з входом блоку регулювання та обчислення 9, а вихід блока регулювання та обчислення 9 з'єднаний з термоелектрично регульованим охолоджувачем 6, вихід блока регулювання та обчислення 9 електрично зв'язаний з входом джерела світла 1, фокусуюча система 2 розташована між джерелом світла 1 та світловодом 3, вихід аналого-цифрового перетворювача 8 з'єднаний з входом блока регулювання та обчислення 9, а вхід аналого-цифрового перетворювача 8 з'єднаний з виходом аналогового комутатора 7, вхід якого з'єднаний з виходами фотодетектора, виконаного у вигляді двох фотодіодів 41 та 42. Газовий вологомір працює наступним чином. Чутлива ділянка світловода 3 розміщується у безпосередньому контакті з аналізованим газом. Попередньо сфокусовані фокусуючою системою 2 промені світла від джерела світла 1, що розташоване під критичним кутом для води, згідно з командою блока регулювання та обчислення 9 через півсферу світловода 1 UA 70911 U 5 10 15 20 25 30 35 вводяться в світловод 3, охолоджений термоелектрично регульованим охолоджувачем 6, де зазнають повного внутрішнього відбиття. Блок регулювання та обчислення 9 видає сигнал на термоелектрично регульований охолоджувач 6 на пониження температури та команду вимірювачу температури 5 зафіксувати температуру. При охолодженні на чутливій ділянці світловода 3, яка знаходиться у контакті з аналізованим газом, починає випадати конденсат, за рахунок чого знижується інтенсивність відбитих променів світла. При досягненні точки роси на фотодетектор, виконаний у вигляді двох фотодіодів 41 та 42, потрапляє світлове поле, в зоні якого утворюється межа світлотіні. Фотодіоди 41 та 42 фотодетектора працюють в диференційному режимі. Для зчитування та оцифрування даних використовується аналогоцифровий перетворювач 8, на який надходить сигнал від аналогового комутатора 7. Пройшовши оцифрування в аналого-цифровому перетворювачі 8, сигнали подаються на блок регулювання та обчислення 9. Утворення межі світлотіні фіксується блоком регулювання та обчислення 9, який їх віднімає та порівнює з максимально можливою різницею, що відповідає положенню межі світлотіні між фотодіодами 41 та 42. Це означає, що сконденсувалась саме водяна пара. У випадку, якщо різниця між сигналами максимальна, блок регулювання та обчислення 9 видає команду вимірювачу температури 5 зафіксувати температуру. Вологість газу визначається розрахунковим шляхом по температурі точки роси, що проводиться блоком регулювання та обчислення 9. Введенням фокусуючої системи, аналогового комутатора і аналого-цифрового перетворювача, причому світловод виконаний у вигляді тонкої скляної пластинки з чутливою ділянкою та пристроями вводу-виводу променів у вигляді двох півсфер з різними діаметрами, фотодетектор виконаний у вигляді двох фотодіодів, досягається підвищення точності вимірювання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Газовий вологомір, що містить джерело світла, термоелектрично регульований охолоджувач, вимірювач температури, фотодетектор, блок регулювання та обчислення і світловод, причому вхід блока регулювання та обчислення електрично зв'язаний з виходом вимірювача температури та фотодетектором, а виходи з'єднані з входом джерела світла та термоелектрично регульованим охолоджувачем, який відрізняється тим, що у нього введено фокусуючу систему, аналого-цифровий перетворювач, аналоговий комутатор, причому світловод виконаний у вигляді тонкої скляної пластинки з чутливою ділянкою та пристроями вводу-виводу променів у вигляді двох півсфер з різними діаметрами, фотодетектор виконаний у вигляді двох фотодіодів, фокусуюча система розташована між джерелом світла та світловодом, вихід аналого-цифрового перетворювача з'єднаний з входом блока регулювання та обчислення, а вхід аналого-цифрового перетворювача з'єднаний з виходом аналогового комутатора, вхід якого з'єднаний з виходами фотодетектора. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2