Датчик аспирационного психрометра

Предлагаемая полезная модель датчика аспирационного психрометра относится к измерительной технике. Цель полезной модели -обеспечение возможности измерения относительной влажности в случаях, когда температура анализируемой среды отличается от температуры окружающей среды в месте установки датчика психрометра. Предлагаемый датчик аспирационного психрометра содержит корпус и расположенные в нем "сухой" и "мокрый" термометры. В этом же корпусе выполнены входной и выходной каналы газового тракта, через которые аспиратором просасывается анализируемый газ, а давление внутри каналов контролируется манометром. Новым в датчике является то, что на входе анализируемого газа в датчик установлены термоэлементы Пельтье, обеспечивающие нагрев или охлаждение анализируемого газа, а перед "сухим" термометром размещен один из спаев термопарного датчика разности температур. Изготовлен макет датчика, проведены испытания психрометра, которые подтвердили работоспособность предложенной полезной модели. Предлагаемый датчик иллюстрируется чертежом.

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть применена на всех отраслях техники, где необходимо измерение относительной влажности газов.

Известны различные модификации датчиков психрометров, например патент Великобритании, кл. G1N №1.152.876, Берлине М.А. "Измерение влажности" стр.222, М. "Энергия", 1973 г., "Психрометры аспирационные типов МВ-4М и М-34", http://vvvvw.measurement.ru/gk/meteo.

Наиболее близким к заявленной полезной модели относится первичный преобразователь (чувствительный элемент) автоматического психрометрического влагомера АПВ-201 ("Приборы и системы управления", №11, 1977 г.стр.25).

В качестве термочувствительных элементов в первичном преобразователе применены терморезисторы типа ММТ-4Т. Первичный преобразователь представляет собой полый термостойкий пластмассовый корпус, в цилиндрическом отверстии которого установлены "сухой" и "мокрый" терморезисторы и распылитель, служащий для создания водяного тумана вокруг "мокрого" терморезистора.

Основными недостатками этого аспирационного психрометра являются:

во первых, невозможность измерения больших значений относительной влажности, если температура в точке измерения существенно превышает температуру в камере (канале) психрометра из-за конденсации влаги в ней;

во-вторых, использование в психрометре в качестве "сухого" и "мокрого" термометров терморезисторов из-за большой нелинейности их

характеристики "температура-сопротивление" не обеспечивает высокой точности измерения;

в третьих, при проведении измерений психрометр дает достоверную информацию об относительной влажности только при условии, когда температура анализируемого газа в точке, где необходимо измерять относительную влажность, равна температуре продуваемого анализируемого газа в датчике. Если температура отличается, то измеренная относительная влажность будет отличаться от относительной влажности в точке, где ее необходимо измерять.

Цель полезной модели -обеспечение возможности измерения относительной влажности в случаях, когда температура анализируемой среды отличается от температуры окружающей среды в месте установки датчика психрометра.

Поставленная цель достигается тем, что датчик психрометра дополнительно снабжен термопарой (для измерения разности температур в точке отбора пробы) и в канале датчика психрометра) и термоэлементами Пельтье (для поддержания с помощью электронной схемы температуры анализируемого газа в канале датчика равной температуре анализируемой среды в месте измерения относительной влажности), а в качестве "сухого" и "мокрого" термометров используются прямосмещенные кремниевые диоды или транзисторы.

На фигуре приведен чертеж датчика аспирационного психрометра.

Анализируемый газ через пробоотборную трубку 1, имеющую фильтр 2 для защиты от попадания механических примесей и нагревательный элемент 3 для предотвращения выпадания конденсата, поступает во входной канал 4, температура в котором поддерживается равной температуре газа в контролируемом объекте с помощью термоэлементов Пельтье 5, 6, а тепло отводится радиаторами 7, 8. К каждому термоэлементу Пельтье подходят по два провода 9, 10 и 11, 12, через которые осуществляются питание этих термоэлементов от схемы управления (на рисунке не показана).

Использование элементов Пельтье позволяет получить внутри канала температуру, равную температуре анализируемой среды в точке отбора, независимо от знака разности температур. Далее анализируемый газ омывает два диода, или два кремниевых транзистора, используемых в качестве "сухого" термометра 13 и "мокрого" термометра 14. Перед "сухим" термометром размещен один из спаев термопарного датчика разности температур 15, а второй спай термопары предназначен для размещения в точке измерения относительной влажности. Термопара подключается к измерительному входу схемы управления. При равенстве температур анализируемого газа в точке измерения и в датчике психрометра термоЭДС в цепи термопары отсутствует. "Мокрый" термометр увлажняется хлопчатобумажным фитилем 16, всасывающим дистиллированную воду из сосуда 17, в который вода подается от внешнего источника через отверстие 18. С целью сведения к минимуму влияния на работу датчика перепадов температур за счет изменения температуры окружающей среды и теплового излучения фитиль помещен в пластмассовую трубку 19, которая уменьшает влияние высыхания фитиля при подаче воды к "мокрому" термометру в процессе движения анализируемого газа с помощью аспиратора 20, подключаемого к выходному каналу 21. Избыточное давление, величина которого используется в формуле для расчета относительной влажности, измеряется манометром 22, подключаемым через отверстие 23. Элементы электронной схемы размещены на плате 24 и закрыты кожухом 25. Корпус 26 датчика выполнен из неметаллического термостойкого материала, уменьшающего теплообмен между поверхностями "мокрого" термометра и окружающими его деталями.

1. Датчик аспирационного психрометра, содержащий установленные последовательно в потоке газа "сухой" и "мокрый" термометры, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности измерения относительной влажности при температуре анализируемой среды и одновременного повышения точности он дополнительно снабжен термоэлементами Пельтье, установленными на конструкции входного канала, и термопарой, первый спай которой установлен перед "сухим" термометром, а ее второй спай предназначен для размещения в точке отбора пробы.

2. Датчик аспирационного психрометра по п.1, отличающийся тем, что в качестве "сухого" и "мокрого" термометров используются кремниевые диоды.

3. Датчик аспирационного психрометра по п.1, отличающийся тем, что в качестве "сухого" и "мокрого" термометров используются кремниевые транзисторы в диодном включении.