Спосіб надлишкових вимірювань вологості повітря

1. Спосіб надлишкових вимірювань вологості повітря, що включає формування нормованого за значенням потужності потоку оптичного ІЧвипромінювання Фо , направлення цього потоку під заданим кутом падіння на оточену зовнішнім середовищем дзеркальну відбиваючу поверхню, температура якої вимірюється, охолодження температури дзеркальної відбиваючої поверхні за заданим законом і з заданою швидкістю від температури Тос оточуючого середовища до темпера 2 (19) 1 3 U вимірювання і запам'ятовування напруг 2(і+1) і U3(і+1) , вимірюють та запам'ятовують отримані значення напруг U 2(і+1) і U3(і+1) , ще раз обчислю ють товщину d x(i +1) плівки конденсату вологи згідно із зазначеним рівнянням надлишкових вимірювань і порівнюють отриманий результат з наперед заданим, при цьому процеси перетворень та обчислень закінчують в моменти часу t k досягнення, з заданою похибкою, обчисленого значення товщини плівки конденсату вологи наперед заданому значенню, а про дійсне значення вологості повітря судять за електронними таблицями з урахуванням визначених за рівняннями надлишкових вимірювань дійсних значень температур Тос оточуючого середовища і Т тр точки роси. 2. Спосіб надлишкових вимірювань за п. 1, який відрізняється тим, що одночасно з вимірюванням потужностей послаблених потоків оптичного ІЧвипромінювання для визначення дійсних значень температур Тос і Т тр додатково, протягом часу визначення напруги U0 , перетворюють у напругу U1 значення опору R0 чутливого елемента ( { 0 }= {SR }{T01} , де SR - крутість перетворення R температури у опір), яке відповідає нормованій за значенням температурі T01 , в момент часу визна Винахід відноситься до вимірювальної техніки та призначений для вимірювання вологості газів, переважно вологовмісту повітря. Відомий спосіб надлишкових вимірювань вологості повітря [А.С. №972345, МПК G01N21/81. Конденсационный фотоэлектрический гигрометр / Б.В. Радзиевский, В.И. Непогодий и И.А. Лобачев. Бюл. №41, 1982], оснований на вимірюванні та запам'ятовуванні температури зовнішнього середовища, формуванні нормованого за значенням потужності потоку оптичного випромінювання Fо, направленні цього потоку під заданим кутом падіння на оточену зовнішнім середовищем дзеркальну відбиваючу поверхню, перетворені потужності відбитого потоку оптичного випромінювання у напругу, вимірюванні та запам'ятовуванні дійсного значення напруги в момент часу появи конденсату вологи заданої товщини на зазначеній поверхні, вимірюванні та запам'ятовуванні температури охолодження з наступним визначенням вологості повітря по відповідним таблицям. Відомий спосіб не забезпечує високу точність вимірювання вологості повітря, оскільки на результати вимірювання впливають адитивна та мультиплі-кативна похибки вимірювання температури та потужності потоку оптичного випромінювання, похибки від нестабільності параметрів функції перетворення каналів вимірювання температури та потужності потоку оптичного випромінювання. Крім того, на точність вимірювання 87041 4 чення напруги U1 додатково перетворюють у напругу U02 значення опору Roc чутливого елемен та ( { oc } = {SR }{T'oc } ), яке відповідає температурі R T'oc оточуючого середовища, потім, в момент часу визначення напруги U2i , додатково перетворюють у напругу U03 значення опору R2 чутливого елемента, яке відповідає умовній температурі T02 ( { 2 } = {R0 } + { oc } = {SR }{T01} + {Toc }) ), в мо( R R мент часу t k досягнення товщини плівки конденсату вологи заданого значення {dн} додатково перетворюють у напругу U04 значення опору Rk чутливого елемента, яке відповідає температурі Tтрk точки роси, а про остаточні дійсні значення температури Toc оточуючого середовища і температури Tтр точки роси судять за рівняннями надлишкових вимірювань: U - U01 Toc = T01 × 03 U03 - U02 і U - U01 , Tтр = T01 × 04 U03 - U02 які і використовують при визначенні дійсного значення вологості повітря. впливає нестабільність потужності потоку оптичного випромінювання. В результаті отримують неточні значення температур, а як наслідок, й неточні значення вологості повітря. Відомий спосіб надлишкових вимірювань вологості повітря [А.С. №855589, МПК G01W1/11. Конденсационный гигрометр / А.А. Грандов, И.Б. Немировский и А.Г. Гимаев. Бюл. №30, 1981], оснований на вимірюванні та запам'ятовуванні температури зовнішнього середовища, формуванні за значенням потужності потоку оптичного випромінювання Fо, направленні цього потоку під заданим кутом падіння на оточену зовнішнім середовищем дзеркальну відбиваючу поверхню, перетворені потужності відбитого потоку оптичного випромінювання у напругу, вимірюванні та запам'ятовуванні дійсного значення напруги в момент часу появи конденсату вологи заданої товщини на зазначеній поверхні, вимірюванні та запам'ятовуванні температури охолодження з наступним визначенням вологості повітря по відповідним таблицям. Відомий спосіб також не забезпечує необхідної точності вимірювання вологості повітря через похибки від впливу на результати вимірювання абсолютних значень параметрів функцій перетворення, а також від нестабільності параметрів цих функцій. Нестабільність потужності потоку оптичного випромінювання також впливає на результат вимірювання. 5 87041 6 Найбільш близьким за технічною суттю є споU1 потужності відбитого та послабленого потоку сіб надлишкових випромінювань вологості повітря оптичного ІЧ-випромінювання F0 при початковій та [А.С. №890202, МПК G01N25/66, G01N21/01. Гигневідомій за значенням товщині Ddx плівки молерометр точки росы / А.А. Болотов и Л.Л. Синий. кул води, що утворилася при температурі Tдп дзеБюл. №46, 1982], оснований на формуванні норркальної відбиваючої поверхні рівної температурі мованого за значенням потужності потоку оптичноTос оточуючого середовища, тобто при {ТОС}={TДП}, го випромінювання Fо, направленні цього потоку вимірюванні та запам'ятанні отриманого значення під заданим кутом падіння на оточену зовнішнім напруги U1, охолоджують дзеркальну відбиваючу середовищем дзеркальну відбиваючу поверхню, поверхню протягом заданого інтервалу часу Dt0, температура охолодження якої змінюється по запісля цього перетворюють у напругу U2i потужність даному закону від температури tcp оточуючого севідбитого потоку оптичного ІЧ-випромінювання, що редовища до температури охолодження tox, перепройшов через плівку води товщиною dxi, вимірютворенні потужності відбитого потоку оптичного ють та запам'ятовують отримане значення напрувипромінювання у напругу, вимірювані та запам'яги, через інтервал часу tх, витраченого на вимірютовуванні дійсного значення напруги в момент вання та запам'ятовування напруг, збільшують часу появи конденсату вологи заданої товщини на потужність потоку оптичного ІЧ-випромінювання у зазначеній поверхні з наступним визначенням воkл рази, тобто до F'0 = k лF0 , що еквівалентно збілогості повітря по відповідним таблицям. льшенню товщини плівки води на Dd0, перетворюВідомий спосіб також не забезпечує велику ють у напругу U3i потужність відбитого та послабточність вимірювання вологості повітря. Це обумоленого потоку оптичного ІЧ-випромінювання, що влено впливом на результат вимірювання абсолюпройшов через збільшену за товщиною плівку вотних значень параметрів вимірювальних каналів ди, вимірюють та запам'ятовують отримане зната їх відхилень від номінальних значень під впличення напруги, обчислюють товщину плівки конвом зовнішніх дестабілізуючих факторів. Окрім денсату вологи згідно з рівнянням надлишкових того на результат вимірювання впливає нестабівимірювань: льність потоку оптичного випромінювання. За неточно отриманими значеннями температур волоln[(U1 - U0 ) / (U2i - U0 )] , dxi = Dd0 × гість повітря не може бути визначена з високою ln[k л (U3i - U0 ) / (U2i - U0 )] точністю. при досягненні обчисленого значення товщини В основу винаходу покладена задача створенплівки конденсату вологи апріорі заданого, тобто ня такого способу надлишкових вимірювань волопри {dxi}={dн}, визначають температуру Ттр точки гості повітря, у якому шляхом введення заданої роси, у супротивному випадку - при {dx}¹{dн}, знову кількості, послідовності та умов виконання операперетворюють у напруги U2(i+1) та U3(i+1) потужності цій вимірювань потужностей потоків оптичного відбитих та послаблених потоків оптичного ІЧвипромінювання, температури середовища та температури охолодження дзеркальної відбиваючої поверхні забезпечувалось б підвищення точності вимірювання зазначених температур та товщини плівки води на дзеркальній поверхні, а значить й підвищення точності визначення вологості повітря. Поставлена технічна задача вирішується завдяки тому, що запропонований спосіб надлишкових вимірювань вологості повітря, оснований на формуванні нормованого за значенням потужності потоку оптичного ІЧ-випромінювання Fо, направленні цього потоку під заданим кутом падіння на оточену зовнішнім середовищем дзеркальну відбиваючу поверхню, температура якої вимірюється, на охолодженні температури дзеркальної відбиваючої поверхні по заданому закону і з заданою швидкістю від температури Тос оточуючого середовища до температури точки роси Tтр, при який появляється плівка води, перетворенні потужностей відбитого під відповідним кутом потоку оптичного 14-випромінювання у напруги, вимірюванні та запам'ятовуванні дійсного значення напруги в момент часу появи плівки конденсату вологи на зазначеній поверхні з наступним визначенням вологості повітря за визначеними дійсними значеннями температури зовнішнього середовища та температури точки роси за відповідними електронними таблицями, від відомих відрізняється тим, що формують потік ІЧ-оптичного випромінювання нульової потужності F00, перетворюють його у напругу U0, вимірюють та запам'ятовують отримане значення цієї напруги, після перетворення у напругу випроміню-вання F0 і F'0 , що пройшли через плівку вологи збільшену за товщиною за час Dt02({Dt02}={Dt0}+{t1}+{t1i}, де t1i - приріст часу витраченого на обчислення поточного значення товщини dxi плівки та вимірювання і запам'ятовування напруг U2(i+1) та U3(i+1)), вимірюють та запам'ятовують отримані значення напруг U2(i+1) та U3(i+1), ще раз обчислюють товщину dx(i+1) плівки води згідно з зазначеним рівнянням надлишкових вимірювань і порівнюють отриманий результат з наперед заданим, процеси перетворень та обчислень закінчують в моменти часу tk досягнення (з заданою похибкою) обчисленого значення товщини плівки води наперед заданого значення, а про дійсне значення вологості повітря судять по електронним таблицям з урахуванням визначених за рівняннями надлишкових вимірювань дійсних значень температур Тос і Ттр. 2. Спосіб надлишкових вимірювань по п. 1 від відомих відрізняється тим, що для визначення дійсних значень температур Тос і Ттр додатково, протягом часу визначення напруги U0, перетворюють у напругу U01 значення опору R0 чутливого елементу ({R0}={SR}{T01}, де SR - крутість перетворення температури у опір, що відповідає нормованій за значенням температурі Т01), яке відповідає нормованій за значенням температурі Т01 (наприклад, Т01=20°С), в момент часу визначення напруги U1 додатково перетворюють у напругу U02 значення опору Roc ({Rос} = {Sr}{T’ос}) чутливого елементу, яке відповідає температурі Т'ос оточую 7 87041 8 -k 0 ×C0 ×Ddx - A з чого середовища, потім, в момент часу визначенUx = S'л1 F0e + U'зм1 (3) ня напруги U2i додатково перетворюють у напругу Запропонований спосіб надлишкових вимірюU03 значення опору R2 вань вологості повітря оснований на формуванні ({R2}={R0}+{Roc}={SR}({T01}+{Toc})) чутливого елеменормованого за значенням потужності потоку опнту, яке відповідає умовній температурі T02, в мотичного ІЧ-випромінювання F0 та направленні цьомент часу tk досягнення товщини плівки води заго потоку під заданим кутом падіння на оточену даного значення {dн} додатково перетворюють у зовнішнім середовищем дзеркальну відбиваючу напругу U04 значення опору Rk чутливого елеменповерхню. Температура охолодження цієї поверхні ту, яке відповідає температурі Ттрk точки роси, а змінюється по заданому закону від температури про остаточні дійсні значення температури оточуTос оточуючого середовища до температури охоючого середовища Тос і температури Tтр судять за лодження Tох. Потужність потоку оптичного ІЧрівняннями надлишкових вимірювань: випромінювання, відбитого від дзеркальної відбиU03 - U01 Toc = T01 × ваючої поверхні, перетворюється у напругу. U03 - U02 Остання вимірюється в момент часу появи плівки і води заданої товщини на зазначеній дзеркальній U04 - U01 поверхні. Дійсне значення отриманої напруги заTтр = T01 × пам'ятовується. Вологість повітря визначається по U03 - U02 відповідним таблицям з урахуванням значень теякі й використовують при визначенні дійсного знамператури навколишнього середовища і темперачення вологості повітря. тури охолодження при заданій товщині шару конНа Фіг. зображена структурна схема цифроводенсату вологи. го вимірювача вологості повітря, який реалізує Згідно з запропонованим способом спочатку запропонований спосіб, де 1 - генератор оптичного формують потік оптичного випромінювання; 2 - перетворювач „кодІЧ-випромінювання нульової потужності F00 переміщення"; 3 - оптична система; 4 - дзеркало; 5 ({Ф00}=0). Перетворюють його у напругу - сенсор температури; 6 - охолоджувальний приU0 = S'л1 F00e-k п ×C0 d0 - A з + DU'зм1 = DU'зм1 стрій (мікро холодильник); 7 - діафрагма; 8 - фото(4) приймач; 10 - узгоджувальний підсилювач; 11 де A3-показник забруднення дзеркала. мікроконтролер; 12 -аналого-цифровий перетвоВимірюють і запам'ятовують отримане значенрювач; 13 - цифровий відліковий пристрій. ня напруги U0 (4). Припустимо, що функція перетворення першоНормований за значенням потужності потік опго (основного) вимірювального каналу з фототичного ІЧ-випромінювання F0 подають на оточену приймачем у цілому описується лінійним рівнянзовнішнім середовищем дзеркальну відбиваючу ням величин: поверхню під заданим з високою точністю кутом Ux=S'л1·Fх+DU'зм1, (1) падіння. де Fх - потужність світлового потоку, що поПотужність відбитого та послабленого потоку ступає на фотоприймач; оптичного ІЧ-випромінювання Ux - вихідна напруга першого вимірювального F1 = F0e-k п ×C0 ×Dd x - A з каналу; DU'зм1 - напруга зміщення першого вимірюде Ddxi- початкова та невідома за значенням вального каналу ({DU'зм1}={DUзм1}+{Dад1}); товщина плівки молекул води при температурі S'л1=Sл1(1+gл1) - крутість перетворення першого дзеркальної відбиваючої поверхні, яка дорівнює вимірювального каналу, що враховує вплив детемпературі Tос оточуючого середовища, перетвостабілізуючих факторів на фотоприймач та вимірюють у напругу рювальний канал у цілому, а також їх зміну у часі; Sл1 - номінальна за значенням крутість перетвоU1 = Sл1F0e-k п ×C0 ×Ddx - A з + DUзм1 (5) рення першого вимірювального каналу; gл1 - відноВимірюють та запам'ятовують отримане значення сне відхилення крутості функції перетворення, що напруги U1 (5). обумовлено впливом дестабілізуючих факторів та Після перетворення у напругу U1 потужності їх зміною у часі. відбитого та послабленого потоку оптичного ІЧВідомо, що потужність потоку оптичного вивипромінювання F0 при початковій та невідомій за промінювання, що поглинається середовищем, значенням товщині Ddx плівки молекул води, що описується законом Ламберта-Бера, що описує утворилася при температурі Tдп дзеркальної відзалежність поглинутого потоку оптичного випромібиваючої поверхні рівної температурі Tос оточуюнювання певної довжини хвилі від концентрації чого середовища, тобто при {Тос}={Тдп}, вимірюпоглинаючої речовини і від товщини шару, в якому ванні та запам'ятанні отриманого значення відбувається поглинання: напруги U1, охолоджують дзеркальну відбиваючу -k п ×C0 ×Dd x - A з F х = F 0e поверхню протягом заданого інтервалу часу Dt0. (2) Через час Dt0 потужність відбитого потоку оптичноде С0 - концентрація конденсату вологи; kп го ІЧ-випромінювання коефіцієнт поглинання; Ddx - початкова товщина плівки молекул води; F0 - потік оптичного випроміF2 = F0e-k п ×C0 ×(Ddx + dxi )- A з нювання, нормований за потужністю; А3- показник де dxi- приріст товщини плівки води за час Dt0 охозабруднення дзеркальної відбиваючої поверхні. лодження; З урахуванням (2), функція перетворення вимірювального каналу описується наступним рівнянням величин: 9 87041 10 що пройшов через плівку води товщиною dxi, яка го ІЧ-випромінювання здійснюється високоточне виникла при охолодженні дзеркальної поверхні за вимірювання температур Тос і Ттр . рахунок випадання роси, перетворюють у напругу Для високоточного визначення вологості пові-k п ×C0 ×( Ddx + dxi ) - A з тря необхідно не тільки високоточно встановити U2i = S'л1 F0e + DU'зм1 (6) задану товщину плівки вологи на дзеркальній відВимірюють та запам'ятовують отримане знабиваючій поверхні, але й визначити з великою чення напруги U2 (6). точністю значення температур Тос і Ттр . Для цього Через інтервал часу t1, витраченого на вимітакож був використаний метод надлишкових вимірювання та запам'ятовування напруг, збільшують рювань. потужність потоку оптичного ІЧ-випромінювання у Припустимо, що функція перетворення kл рази, що еквівалентно збільшенню товщини каналу вимірювання температури описується ліплівки конденсату вологи на Dd0. Потужність віднійним рівнянням величин виду битого потоку оптичного випромінювання U0 x = S'л2 ×Rx + DU'зм2 (9) F3 = k лF0e-k п ×C0 ×( Dd x +dxi + Dd0 ) - A з де Rx - опір чутливого елементу, значення якого пропорційне значенню відповідної температурі; що пройшов через плівку води, яка складається з U0x - вихідна напруга каналу вимірювання темпепочаткової плівки молекул води невідомої за знаратури; DU'm2 - напруга зміщення функції перетвоченням товщини Ddx, що виникає при початковій рення каналу вимірювання температури температурі оточуючого середовища, а також че({DU'зм2}={DUзм2}+{Dад2}); DUзм2 - зміщення функції рез плівку води товщиною dxi+Dd0, що створилася за результатом охолодження дзеркальної відбиперетворення; Dад2 - адитивна похибка вимірюванваючої поверхні, перетворюють у напругу ня напруги; S'л2=Sл2(1+gл2) - крутість перетворення каналу вимірювання температури з урахуванням U3i = S'л1 k лF0e-k п ×C0 ×( Ddx + dxi + Dd0 ) - A з + впливу дестабілізуючих факторів та зміни їх пара+ DU'зм1 (7) метрів у часі; Sл2 - номінальна за значенням крув момент часу ti+1, коли {d'xi}={dxi}+{Dd0}, тість перетворення каналу вимірювання темпераВимірюють та запам'ятовують отримане знатури; gл2 - відносне відхилення крутості функції чення напруги U3i (7). перетворення. Обчислюють товщину плівки води згідно з рівПротягом часу визначення напруги U0 (див. п.1 нянням надлишкових вимірювань: формули) додатково перетворюють у напругу ln[(U1 - U0 ) / (U2i - U0 )] U01 = S'л2 R0 + DU'зм2 (10) dxi = Dd0 × ln k л - ln[(U2i - U0 ) / (U3i - U0 )] значення опору R0 чутливого елементу, про(8) порційного значенню температури Т01, тобто При досягненні обчисленого значення товщиR0=SRT01 (11) ни плівки конденсату вологи апріорі заданого і де SR - крутість перетворення температури у нормованого значення {dн}, тобто при {dx}={dн}, опір. визначають температуру охолодження Ттр дзеркаВ момент часу визначення напруги U1, перельної відбиваючої поверхні. творюють у напругу U02, значення опору Rcp чутлиУ тих випадках, коли {dx}¹{dн}, знову перетвового елементу, яке пропорційне значенню темперюють у напругу U3i+1 вже потужність відбитого та ратури Тос тобто Rср=SR×Тос. В результаті послабленого потоку оптичного ІЧотримують напругу випромінювання F0 і F'0, що пройшли через плівку конденсованої води збільшену за товщиною за час U02 = S'л2 Roc + DU'зм2 (12) t02 ({Dt02}={Dt0}+{t1}+{t1i}, де t1i - приріст часу витраДалі перетворюють у напругу U03 значення ченого на обчислення поточного значення товщиопору R2 чутливого елементу (R2=Sr T02, де ни dxi плівки та вимірювання і запам'ятовування {{R2}={R0}+{Roc}) яке пропорційне умовній темперанапруг U2(i+1) і U3(i+1)). Вимірюють та запам'ятовують турі T02 ({T02}={T01}+{Tос}): отримане значення напруги U3і+1. U03 = S'л2 R2 + DU'зм2 (13) Ще раз обчислюють товщину dx(і+1) плівки води В момент часу досягнення товщини плівки згідно з зазначеним рівнянням надлишкових виміконденсату вологи заданого значення перетворюрювань (8) і порівнюють отриманий результат з ють у напругу U04 значення опору Rтр чутливого апріорі заданим і нормованим значенням {dн}. елементу, яке пропорційне значенню температурі Процеси перетворення та обчислення закінохолодження Tтр конденсату, тобто Rтр=SRTтp: чують в момент часу tk досягнення (з заданою точU04 = S'л2 R тр + DU'зм 2 ністю) обчисленого значення товщини плівки води (14) апріорі заданого і нормованого значення {dн}. Про Визначають дійсне значення температури дійсне значення вологості повітря судять за електоточуючого середовища Tос і температури охолоронними таблицями з урахуванням дійсних знадження Tтр за рівняннями надлишкових вимірючень температур Тос і Ттр. вань: Як видно з рівняння вимірювань (8), результат U - U01 Toc = T01 × 03 визначення товщини плівки води не залежить від U03 - U02 (15) параметрів S'л1 і DUзм1 функції перетворення перi шого вимірювального каналу та від їх температурU - U01 ної та часової нестабільності. Tтр = T01 × 04 У запропонованому способі надлишкових виU03 - U02 (16) мірювань вологості повітря додатково й паралельно з вимірюваннями потужностей потоків оптично 11 87041 12 Про дійсне значення вологості повітря судять N2=S0U2 (19) за електронними таблицями з урахуванням отриі запам'ятовується у оперативному запам'ятовуюманих значень температур Tос(15) і Tтр(16). Про чому пристрої мікропроцесора 11. дійсне значення вологості повітря судять за електПотім, через деякий інтервал часу Dt1 (не біронними таблицями з урахуванням визначених за льше декількох секунд), що формується за допорівняннями надлишкових вимірювань дійсних знамогою мікропроцесора 11, збільшують потужність чень температур Tос і Tтр. потоку оптичного ІЧ-випромінювання на виході Як видно з рівнянь надлишкових вимірювань генератора 1 оптичного випромінювання у kл рази. (15) і (16), результат визначення температур Tос і Причому це збільшення повинно бути еквівалентTтр не залежіть від параметрів S'л2 і DU'зm2 функції ним збільшенню товщини плівки водии на Dd0. За перетворення другого вимірювального каналу та допомогою фотоприймача 8 та узгоджувального відхилень їх значень від оптимальних. підсилювача 10 потужність відбитого потоку оптиНа Фіг. наведена функціональна схема цифчного ІЧ-випромінювання, що пройшов через товрового вимірювача вологості повітря, що пояснює щину плівки конденсату вологи, перетворюють у сутність запропонованого способу. напругу U3i (7). За допомогою аналого-цифрового За допомогою оптичної системи 3, нормований перетворювача 12 напруга U3i (7) перетворюється за значенням потужності потік оптичного випроміу код числа нювання F0, наприклад інфрачервоного (14) виN3i=S0U3i (20) промінювання, з виходу генератора оптичного виі також запам'ятовується. промінювання 1 подається на оточену зовнішнім Далі по програмі, що записана у постійний засередовищем дзеркальну відбиваючу поверхню пам'ятовуючий пристрій мікроконтролера 11 обчи(дзеркало) 4 під заданим кутом падіння. Частина слюють товщину Ddx плівки вологи згідно з рівнянпотужності зазначеного потоку поглинеться, а часням надлишкових вимірювань (8) або за рівнянням тина послабленого за потужністю потоку оптичного числових значень ІЧ-випромінювання відіб'ється. ln[(N1 - N0 ) / (N2i - N0 )] Ndxi = {Dd0 }× Спочатку по команді з мікроконтролера 11 на ln[k л (N3i - N0 ) / (N2i - N0 )] (21) входи керування перетворювача „кодде {Dd0} - числове значення товщини плівки переміщення" 2 поступає сигнал, при якому діафводи. рагма 7 встановлюється у положення, при якому Отримане значення товщини плівки висвітлюпотік оптичного ІЧ-випромінювання на фотоприйється на цифровому відлі-ковому пристрою 13. мач 8 не поступає. В результаті у код числа При досягненні обчисленого значення товщиN1=S0DU'зм1 (17) ни плівки води апріорі заданого і нормованого знаперетворюється зміщення чи дрейф нуля вимірючення Ndн , тобто при Ndx = Ndн , визначають темвального каналу (підсилювача 10). Код числа (17) поступає у оперативний запам'ятовуючий пристрій пературу охолодження дзеркальної відбиваючої мікроконтролера 11, де й запам'ятовується. поверхні за допомогою перетворювача „темпераДалі, по команді з мікро контролера 11, перетура-код" 9. При цьому сенсор температури 5 жортворювач „код-переміщення" встановлюється у стко прикріплений до зворотної сторони дзеркала положення, при якому діафрагма 7 відкрита. Потік 4 і розташований між дзеркалом 4 і охолоджуваоптичного ІЧ-випромінювання поступає на вхід льним пристроєм (мікрохолодильником 6). Електфотоприймача 8. ричні виводи сенсора температури 5 і підключені Потужність відбитого та послабленого потоку до входів перетворювача 9. оптичного ІЧ-випромінювання при температурі У тих випадках, коли Ndx ¹ Ndн , за допомогою дзеркала 4 рівної температурі Тос оточуючого себлоків 8 і 10 знову перетворюють у напругу U3i+1 редовища за допомогою фотоприймача 8 і узговже потужність відбитого та послабленого потоку джувального підсилювача 10 перетворюється у оптичного ІЧ-випромінювання, що пройшов через напругу U1 (5). За допомогою аналого-цифрового збільшену за товщиною плівку води. За допомогою перетворювача 12 напруга U1 (5) перетворюється аналого-цифрового перетворювача 12 напруга у код числа U3i+1 перетворюється у код числа N1=S0U1 (18) N3i+1=S0U3i+1 (22) де S0 - крутість перетворення напруги у код і запам'ятовується. числа, Ще раз обчислюють значення товщини плівки і запам'ятовується у оперативному запам'ятовуюконденсату вологи згідно з (8) чи (21) і отриманий чому пристрою, що входить у склад мікроконтрорезультат порівнюють з апріорі заданим і нормолера 11. ваним значенням {Ddн} (або NDdн ). По команді з мікроконтролера 11 включається охолоджувальний пристрій 6, за допомогою якого Процеси перетворення та обчислення закінохолоджують дзеркальну відбиваючу поверхню чують в момент часу досягнення обчисленого знадзеркала 4 протягом заданого інтервалу часу Dt0. чення товщини плівки води апріорі заданого і норПісля цього потужність відбитого потоку оптичного мованого значення {Ddн} чи NDdн . Про дійсне ІЧ-випромінювання, що пройшов через невідому значення вологості повітря судять по електронним за значенням товщині Ddx плівку молекул води, таблицям з урахуванням дійсних значень темпеперетворюють за допомогою фотоприймача 8 і ратур Тос і Ттр. узгоджувального підсилювача 10 у напругу U2(6). Одночасно з вимірюваннями потужностей поЗа допомогою аналого-цифрового перетворювача токів оптичного ІЧ-випромінювання здійснюється 12 напруга U (6) перетворюється у код числа 2 13 87041 14 високоточне вимірювання температур Тос і Ттр за N03 - N01 NToc = {Toc } = × {t 01} допомогою перетворювача „температура-код" 9. N03 - N02 (23) За допомогою перетворювача „температура-код" 9 і здійснюється перетворення у напругу значень N - N01 опорів трьох резисторів, які пропорційні відповідNTтр = Tтр = 04 × {t01} N03 - N02 ним температурам: чутливого, нормованого за (24) значенням та сумарного (на Фіг. не наведені) у Про дійсне значення вологості повітря судять апріорі заданій послідовності у часі. При цьому, за електронними таблицями з урахуванням отридля підвищення точності вимірювань, також викоманих значень температур (23) і (24). Отримані ристовується метод надлишкових вимірювань. значення температури також висвітлюються на Припустимо, що функція перетворення перецифровому відліковому пристрою 13. творювача „температура-код" 9 описується лінійЯк видно з рівнянь надлишкових вимірювань, ним рівнянням величин виду (9). За допомогою результати визначення температур не залежать перетворювача „температура-код" 9 здійснюється від параметрів функції перетворення перетворюперетворення у відповідний код числа опорів завача „температура-код" та їх відхилень від номіназначених вище резисторів у задані моменти часу, льних значень під дією зовнішніх дестабілізуючих які пов'язані з моментами часу вимірювання потуфакторів. жностей потоків оптичного ІЧ-випромінювання. Таким чином, запропонований спосіб надНаприклад, одночасно з визначенням напруги лишкових вимірювань вологості повітря забезпеU0 у код числа N01 перетворюють значення опору чує вирішення поставленої технічної задачі підвиR0 (11) чутливого елементу, пропорційного знащення точності вимірювання вологості повітря за ченню температури Т01. рахунок підвищення точності визначення різниці Одночасно з моментом часу визначення натемператур оточуючого середовища (повітря) та пруги U1, у код числа N02 перетворюють значення точки роси. При цьому ураховувалася умова досяопору Roc=SRToc чутливого елементу, яке пропоргнення товщини плівки води заздалегідь заданого ційне значенню температури Тос. значення шляхом її додаткового вимірювання. Далі у код числа N03 перетворюють значення За рахунок використання способу та рівняння опору R2=SRT02, чутливого елементу, яке пропорнадлишкових вимірювань виключаються адитивні ційне умовній температурі Т02 ({Т02}={Т01}+{Тос}). та мультиплікативні складові похибок визначення В момент часу досягнення товщини плівки вотовщини плівки конденсату вологи та дійсних знади заданого значення у код числа N04 перетворючень температур; виключаються похибки, що обують значення опору R0X чутливого елемента, яке мовлені температурною та часовою нестабільніспропорційне значенню температурі охолодження тю параметрів функцій перетворення конденсату, тобто R0X=SR×T0X. вимірювальних каналів. Завдяки використанню Дійсне значення температури оточуючого сеспособу надлишкових вимірювань автоматично редовища Тос і температури Tтр точки роси визнавиключається вплив коефіцієнту поглинання на чають за рівняннями надлишкових вимірювань результат вимірювання товщини плівки води. Ці (15) та (16), або за рівняннями числових значень: переваги дозволяють створити цифровий вимірювач вологості повітря з підвищеною точністю вимірювання. { } Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601