Конденсаційний гігрометр

Реферат: UA 71590 U UA 71590 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі контрольно-вимірювальної техніки, зокрема вимірювання вологості природного газу. Відомий конденсаційний гігрометр точки роси з термоелектричним охолодженням дзеркально-полірованої поверхні [Коломоец Н. В. Измерение влажности воздуха с помощью полупроводниковых термопар / Н. В. Коломоец и др. // ЖТФ.-1956. - Т. 26. - № 3. - С. 686], що стикається з повітряним потоком, у якому підігрів дзеркальної поверхні забезпечується зміною напрямку електричного струму, що протікає через термобатарею. Недоліком відомого гігрометра 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 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, 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 зміна інтенсивності відбитого променя, що повинна відповідати моменту випадіння конденсату, відбуватиметься і внаслідок зміни поглинання при зміні температури, що вносить неоднозначність у визначення точки роси. В основу корисної моделі поставлена задача створення конденсаційного гігрометра, в якому за рахунок введення другого і третього термоелектрично регульованих охолоджувачів, другого і третього вимірювачів температури, фокусуючої системи, блока керування фотодетектором 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, а фотодетектор виконаний у вигляді фотолінійки з кількох фотодіодів, досягається підвищення точності вимірювання. Поставлена задача досягається тим, що в пристрій, який містить джерело світла, термоелектрично регульований охолоджувач, вимірювач температури, фотодетектор, блок регулювання та обчислення і порожнистий світловод у вигляді кювети з конусоподібним торцем введення-виведення випромінювання та віддзеркалювальним торцем, 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 другий і третій термоелектрично регульовані охолоджувачі, другий і третій вимірювачі температури, фокусуючу систему, блок керування фотодетектором, аналогоцифровий перетворювач, 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 фотолінійки з кількох фотодіодів, виходи другого і третього вимірювачів температури електрично зв'язані з входами блока регулювання та обчислення, виходи якого з'єднані з другим та третім термоелектрично регульованими охолоджувачами, при цьому фокусуюча система розташована між джерелом світла та світловодом, виходи аналого-цифрового перетворювача з'єднані з входом блока керування фотодетектором та входом блока регулювання та обчислення, вихід блока керування фотодетектором з'єднаний з входом фотодетектора, вихід якого з'єднаний з входом аналогоцифрового перетворювача. На кресленні представлена блок-схема запропонованого конденсаційного гігрометра, 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 4, виконаний у вигляді фотолінійки з кількох фотодіодів. На бічній стінці світловода 3 розташовані три термоелектрично регульовані охолоджувачі 6 1, 62, 63 та три вимірювачі температури 51, 52, 53, причому виходи вимірювачів температури 5 1, 52, 53 електрично зв'язані з входами блока регулювання та обчислення 9, а виходи блока регулювання та обчислення 9 з'єднані з термоелектрично регульованими охолоджувачами 61, 62, 63, 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, виходи аналогоцифрового перетворювача 8 з'єднані з входом блока керування фотодетектором 7 та входом блока регулювання та обчислення 9, вихід блока керування фотодетектором 7 з'єднаний з входом фотодетектора 4, вихід якого з'єднаний з входом аналого-цифрового перетворювача 8. 1 UA 71590 U 5 10 15 20 25 30 Конденсаційний гігрометр працює наступним чином. Чутлива ділянка світловода 3 розміщується, наприклад, у газовому трубопроводі для безпосереднього контакту з аналізованим газом. Попередньо сфокусовані фокусуючою системою 2 промені світла від джерела світла 1 згідно з командою блока регулювання та обчислення 9 через півсферу світловода вводяться в світловод 3, охолоджений термоелектрично регульованими охолоджувачами 61, 62, 63, де зазнають повного внутрішнього відбиття. Блок регулювання та обчислення 9 видає сигнал на термоелектрично регульовані охолоджувачі 61, 62, 63 на пониження температури та команду вимірювачам температури 5 1, 52, 53 зафіксувати температуру. Якщо покази вимірювачів температури 51, 52, 53 різняться, то блок регулювання та обчислення 9 видає сигнал на термоелектрично регульовані охолоджувачі 6 Ь 62, 63 для врівноваження температури до однакового значення та команду вимірювачам температури 5 1, 52, 53 зафіксувати температуру. Термоелектрично регульовані охолоджувачі 61, 62, 63 повинні охолоджувати до однакового значення температури. 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 4 потрапляє світлове поле, в зоні якого утворюється межа світлотіні. Фотодіоди фотодетектора 4 працюють в диференційному режимі. Для зчитування та оцифрування даних використовується аналого-цифровий перетворювач 8, який задає тактові імпульси для блока 7 керування фотодетектором 4. Блок 7 керування фотодетектором 4 опитує кожен фотодіод, після чого сигнал, пройшовши оцифрування в аналого-цифровому перетворювачі 8, надходить на блок регулювання та обчислення 9. Утворення межі світлотіні фіксується блоком регулювання та обчислення 9, що видає команду вимірювачам температури 5 1, 52, 53 зафіксувати температуру після того, як було оброблено і підтверджено команду про рівність температур термоелектрично регульованих охолоджувачів 61, 62, 63. Вологість газу визначається розрахунковим шляхом по температурі точки роси, що проводиться блоком регулювання та обчислення 9. Введенням другого і третього термоелектрично регульованих охолоджувачів, другого і третього вимірювачів температури, фокусуючої системи, блока керування фотодетектором 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, а фотодетектор виконаний у вигляді фотолінійки з кількох фотодіодів, досягається підвищення точності вимірювання. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 Конденсаційний гігрометр, що містить джерело світла, термоелектрично регульований охолоджувач, вимірювач температури, фотодетектор, блок регулювання та обчислення і порожнистий світловод у вигляді кювети з конусоподібним торцем введення-виведення випромінювання та віддзеркалювальним торцем, 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 другий і третій термоелектрично регульовані охолоджувачі, другий і третій вимірювачі температури, фокусуючу систему, блок керування фотодетектором, аналого-цифровий перетворювач, 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 фотолінійки з кількох фотодіодів, виходи другого і третього вимірювачів температури електрично зв'язані з входами блока регулювання та обчислення, виходи якого з'єднані з другим і третім термоелектрично регульованими охолоджувачами, фокусуюча система розташована між джерелом світла та світловодом, виходи аналого-цифрового перетворювача з'єднані з входом блока керування фотодетектором та входом блока регулювання та обчислення, вихід блока керування фотодетектором з'єднаний з входом фотодетектора, вихід якого з'єднаний з входом аналогоцифрового перетворювача. 2 UA 71590 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 3