Газовий вологомір

Реферат: UA 83338 U UA 83338 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 при цьому має місце зміна вологості. Найбільш близьким до запропонованого пристрою є газовий вологомір [патент України 70911, м. кл. G01N 19/00 Бюл. № 12 від 2012 p.], що містить джерело світла, термоелектрично регульований охолоджувач, вимірювач температури, фотодетектор, блок регулювання та обчислення, світловод, 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, 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, фокусуюча система розташована між джерелом світла та світловодом, вихід аналого-цифрового перетворювача з'єднаний з входом блока регулювання та обчислення, а вхід аналогоцифрового перетворювача з'єднаний з виходом аналогового комутатора, вхід якого з'єднаний з виходами фотодетектора. Недоліком відомого пристрою є невисока точність вимірювань низьких значень вологості, при яких величина вихідного сигналу фотодетектора знаходиться на рівні його шумів. В основу корисної моделі поставлена задача створення газового вологоміра, в якому за рахунок введення другого джерела світла та другого фотодетектора, причому другий фотодетектор виконано у вигляді фотодіода, вихід блоку регулювання та обчислення з'єднаний з входом другого джерела світла, вихід другого фотодетектора зв'язаний з входом аналогоцифрового перетворювача, досягається підвищення точності вимірювань. Поставлена задача досягається тим, що в газовий вологомір, який містить джерело світла, термоелектрично регульований охолоджувач, вимірювач температури, фотодетектор, блок регулювання та обчислення, світловод, 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, вхід блока регулювання та обчислення електрично зв'язаний з виходом вимірювача температури, а виходи з'єднані з входом джерела світла та термоелектрично регульованим охолоджувачем, 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, введено друге джерело світла та другий фотодетектор, причому другий фотодетектор виконано у вигляді фотодіода, вихід блока регулювання та обчислення з'єднаний з входом другого джерела світла, вихід другого фотодетектора зв'язаний з входом аналогоцифрового перетворювача. На кресленні представлена блок-схема запропонованого газового вологоміра, що містить перше джерело світла 1 та друге джерело світла 10, 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, перший фотодетектор, виконаний у вигляді двох фотодіодів 41 та 42, та другий фотодетектор 11, виконаний у вигляді фотодіода. На бічній стінці світловода 3 розташований термоелектрично регульований охолоджувач 6 та вимірювач температури 5, причому вихід вимірювача температури 5 електрично зв'язаний з входом блока 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 входами першого 1 та другого 10 джерел світла, фокусуюча система 2 розташована між першим 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 1 UA 83338 U 5 10 15 20 25 30 35 якого з'єднаний з виходами першого фотодетектора, виконаного у вигляді двох фотодіодів 41 та 42, вихід другого фотодетектора 11 зв'язаний з входом аналого-цифрового перетворювача 8. Газовий вологомір працює наступним чином. Чутлива ділянка світловода 3 розміщується у безпосередньому контакті з аналізованим газом. Попередньо сфокусовані фокусуючою системою 2 промені світла від першого джерела світла 1, що розташоване під критичним кутом для води, згідно з командою блока регулювання та обчислення 9 через півсферу світловода 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. Друге джерело світла 10 згідно з командою блока регулювання та обчислення 9 вмикається одночасно з першим джерелом світла 1. Промені світла від другого джерела світла 10 відбиваються від чутливої ділянки світловода 3 і потрапляють на другий фотодетектор 11. При досягненні точки роси на перший фотодетектор, виконаний у вигляді двох фотодіодів 41 та 42, потрапляє світлове поле, в зоні якого утворюється межа світлотіні, а також відбувається різке падіння рівня вихідного сигналу другого фотодетектора 11. Фотодіоди 41 та 42 першого 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. Зміна вихідного сигналу другого фотодетектора 11 дозволяє у випадку низьких значень вологості, при яких величина вихідного сигналу першого фотодетектора, виконаного у вигляді двох фотодіодів 41 та 42, знаходиться на рівні його шумів, виявити конденсат на чутливій ділянці світловода. Введенням другого джерела світла та другого фотодетектора, причому другий фотодетектор виконано у вигляді фотодіода, вихід блока регулювання та обчислення з'єднаний з входом другого джерела світла, вихід другого фотодетектора зв'язаний з входом аналогоцифрового перетворювача, досягається підвищення точності вимірювань. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 Газовий вологомір, що містить джерело світла, термоелектрично регульований охолоджувач, вимірювач температури, фотодетектор, блок регулювання та обчислення, світловод, 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, вхід блока регулювання та обчислення електрично зв'язаний з виходом вимірювача температури, а виходи з'єднані з входом джерела світла та термоелектрично регульованим охолоджувачем, 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, який відрізняється тим, що у нього введено друге джерело світла та другий фотодетектор, причому другий фотодетектор виконано у вигляді фотодіода, вихід блока регулювання та обчислення з'єднаний з входом другого джерела світла, вихід другого фотодетектора зв'язаний з входом аналого-цифрового перетворювача. 2 UA 83338 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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