RU2112964C1

RU2112964C1 - Dew-point hygrometer

Info

Publication number: RU2112964C1
Application number: RU96122607A
Authority: RU
Inventors: Ф.Б. Байбаков; В.Г. Елисеев; Ю.Г. Володин; В.В. Глазков
Original assignee: Конструкторское Бюро Общего Машиностроения
Priority date: 1996-11-28
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 1998-06-10

Abstract

FIELD: instrumentation. SUBSTANCE: dew-point hydrometer includes measurement chamber 1 in the form of hollow cylinder which is condensation mirror 2 with conduits for intake 10 and release 4 of gas, cooler, circuit registering dew point composed of radiator 5, protective glasses 6, 7, conical reflector 14, photodetector 12 and heat sensitive element . Hygrometer is provided with fairing 15 mounted on base of conical reflector 14. EFFECT: increased accuracy of measurement of dew point with reduced time of cooling of mirror. 2 dwg

Description

Изобретение относится к гигрометрии и предназначено для измерения влажности газов по методу точки росы. Преимущественная область использования - измерения низких значений точки росы сжатых газов непосредственно при высоких давлениях. The invention relates to hygrometry and is intended to measure the humidity of gases by the dew point method. The preferred area of use is to measure low dew point values of compressed gases directly at high pressures.

Известен конденсационный гигрометр [1], содержащий измерительную камеру, являющуюся холодопроводом и выполненную в виде цилиндра с каналами впуска и выпуска газа, внутренняя поверхность которого представляет собой конденсационное зеркало, охладитель, термочувствительный элемент, схему фиксации точки росы, состоящую из излучателя, диафрагмы, объектива, защитного стекла и фотоприемного устройства. Known condensation hygrometer [1], containing a measuring chamber, which is a cold pipe and made in the form of a cylinder with gas inlet and outlet channels, the inner surface of which is a condensation mirror, a cooler, a heat-sensitive element, a dew point fixation circuit consisting of a radiator, aperture, lens , protective glass and photodetector.

Недостатком известного устройства является то, что формирующая световой поток и предохраняющая фотоприемное устройство от прямой засветки диафрагма поглощает много световой энергии, что снижает эффективность работы гигрометра. A disadvantage of the known device is that the diaphragm that forms the luminous flux and protects the photodetector from direct illumination absorbs a lot of light energy, which reduces the efficiency of the hygrometer.

Известен также конденсационный гигрометр [2], содержащий цилиндрическую измерительную камеру, внутренняя поверхность которой является конденсационным зеркалом, охладитель, термочувствительный элемент, излучатель, защитное стекло, фотоприемник и снабженный отражательным экраном, выполненным в виде цилиндра с конической частью, направленной к излучателю. Also known is a condensation hygrometer [2], containing a cylindrical measuring chamber, the inner surface of which is a condensation mirror, a cooler, a heat-sensitive element, an emitter, a protective glass, a photodetector and equipped with a reflective screen made in the form of a cylinder with a conical part directed towards the emitter.

Недостатком этого гигрометра является недостаточная точность измерения, вызываемая градиентом температур между поверхностью зеркала и анализируемым газом, возникающим вследствие того, что газ, помимо охлаждаемого зеркала, контактирует с цилиндрическим отражательным экраном, который прикреплен к неохлаждаемой ("теплой") обойме. При этом требуется большая мощность охладителя зеркала и большее время на его охлаждение. The disadvantage of this hygrometer is the insufficient measurement accuracy caused by the temperature gradient between the mirror surface and the analyzed gas, which arises due to the fact that the gas, in addition to the cooled mirror, contacts a cylindrical reflective screen that is attached to an uncooled ("warm") holder. At the same time, more power is required for the mirror cooler and more time for cooling it.

Кроме того, увеличивается потребное время продувки камеры, так как наличие цилиндрического отражательного экрана увеличивает площадь внутренней поверхности камеры, сорбирующей влагу. In addition, the required purge time of the chamber is increased, since the presence of a cylindrical reflective screen increases the area of the inner surface of the chamber that absorbs moisture.

Это устройство является наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту и выбрано в качестве прототипа. This device is the closest in technical essence to the claimed object and is selected as a prototype.

Целью данного изобретения является повышение эффективности работы гигрометра - повышение точности измерения точки росы при одновременном снижении необходимого времени продувки измерительной камеры, времени на охлаждение зеркала и мощности охладителя. The aim of this invention is to increase the efficiency of the hygrometer - improving the accuracy of measuring the dew point while reducing the required purge time of the measuring chamber, the time for cooling the mirror and the power of the cooler.

Требуемый технический результат достигается тем, что конденсационный гигрометр, содержащий измерительную камеру - холодопровод в виде полого цилиндра, являющегося конденсационным зеркалом, с каналами для впуска и выпуска газа, охладитель, схему фиксации точки росы, состоящую из излучателя, защитных стекол, конического отражателя, фотоприемника и термочувствительного элемента, снабжен обтекателем, установленным на основании конического отражателя. The required technical result is achieved by the fact that a condensation hygrometer containing a measuring chamber is a cold pipe in the form of a hollow cylinder, which is a condensation mirror, with channels for gas inlet and outlet, a cooler, a dew point fixation circuit consisting of a radiator, protective glasses, a conical reflector, a photodetector and a thermosensitive element, equipped with a fairing mounted on the basis of a conical reflector.

Отличительные от прототипа признаки заключаются в том, что в цилиндрической измерительной камере конденсационного гигрометра отсутствует отражательный экран в виде цилиндра, а именно лишь конический отражатель с обтекателем, размещенным на его основании. Distinctive features from the prototype are that in the cylindrical measuring chamber of the condensation hygrometer there is no reflective screen in the form of a cylinder, namely, only a conical reflector with a fairing placed on its base.

Авторам неизвестны технические решения с существенными признаками, приведенными в отличительной части формулы изобретения. The authors are not aware of technical solutions with the essential features given in the characterizing part of the claims.

На фиг. 1 показана измерительная камера конденсационного гигрометра; на фиг. 2 - коаксиальное крепление конического отражателя с обтекателем в измерительной камере. In FIG. 1 shows a measuring chamber of a condensation hygrometer; in FIG. 2 - coaxial mounting of a conical reflector with a cowl in the measuring chamber.

Конденсационный гигрометр (фиг. 1) состоит из измерительной камеры 1 цилиндрической формы. Внутренняя поверхность цилиндрической камеры представляет собой конденсационное зеркало 2, которое охлаждается через стенки камеры 1, являющейся холодопроводом. К измерительной камере 1 присоединены обойма 3, в которой размещен канал для прохода газа 4, излучатель 5, объектив 6, выполняющий также функции защитного стекла, теплоизолирующая и уплотнительная манжета 7, а также через манжету 8 обойма 9 с каналом для прохода газа 10, защитным стеклом 11 и фотоприемным устройством 12. Внутри измерительной камеры 1 со стороны излучателя 5 размещен коаксиально с помощью пилонов 13 конический отражатель 14 с установленным на его основании сферическим обтекателем 15 (фиг. 2). Condensation hygrometer (Fig. 1) consists of a measuring chamber 1 of a cylindrical shape. The inner surface of the cylindrical chamber is a condensation mirror 2, which is cooled through the walls of the chamber 1, which is a cold conduit. A holder 3 is attached to the measuring chamber 1, in which a channel for the passage of gas 4, an emitter 5, a lens 6, which also functions as a protective glass, a heat-insulating and sealing sleeve 7, and also through a sleeve 8 of a holder 9 with a channel for the passage of gas 10, are protected glass 11 and a photodetector 12. Inside the measuring chamber 1 from the side of the emitter 5, a conical reflector 14 with a spherical fairing 15 mounted on its base is placed coaxially with the help of pylons 13 (Fig. 2).

Конденсационный гигрометр работает следующим образом. Condensation hygrometer works as follows.

Анализируемый газ под давлением поступает в измерительную камеру 1 через канал впуска 10, обтекает охлаждаемую поверхность конденсационного зеркала 2, обтекатель 15, конический отражатель 14 и выходит из камеры через канал выпуска 4. Световой поток, формируемый излучателем 5 и объективом 6, попадает на зеркальную коническую поверхность отражателя 14, а затем, отражаясь от него, на конденсационное зеркало 2, защитное стекло 11 и фотоприемник 12. The analyzed gas under pressure enters the measuring chamber 1 through the inlet channel 10, flows around the cooled surface of the condensation mirror 2, the fairing 15, the conical reflector 14 and leaves the chamber through the exhaust channel 4. The luminous flux generated by the emitter 5 and the lens 6 enters the mirror conical the surface of the reflector 14, and then, reflected from it, on the condensation mirror 2, a protective glass 11 and a photodetector 12.

При охлаждении зеркала до момента насыщения водяных паров и конденсации на поверхности зеркала 2 изменяются условия отражения светового потока и соответственно освещенность чувствительного слоя фотоприемника 12. При этом пороговое изменение фототока на выходе фотоприемного устройства 12 характеризует момент выпадения росы на зеркале, а термочувствительный элемент фиксирует точку росы. When the mirror is cooled to the point of saturation of water vapor and condensation on the surface of the mirror 2, the conditions of reflection of the light flux and, accordingly, the illumination of the sensitive layer of the photodetector 12 change. In this case, the threshold change in the photocurrent at the output of the photodetector 12 characterizes the moment of dew on the mirror, and the heat-sensitive element fixes the dew point .

Благодаря тому, что в измерительной камере используется конический отражатель, обеспечивается более эффективное использование энергии светового потока при исключении прямой засветки фотоприемника, что повышает чувствительность и точность измерения. Наличие обтекателя, установленного на основании конического отражателя, по сравнению с прототипом: 1) исключает подвод тепла и возникновение градиента температур между поверхностью конденсационного зеркала и анализируемым газом, что увеличивает точность измерения, при этом требуется меньшая мощность охладителя зеркала и меньшее время на его охлаждение; 2) уменьшает необходимое время продувки измерительной камеры из-за отсутствия застойных зон влажного газа и малой площади внутренней поверхности камеры, сорбирующей влагу. Due to the fact that a conical reflector is used in the measuring chamber, a more efficient use of the energy of the light flux is ensured while excluding direct illumination of the photodetector, which increases the sensitivity and accuracy of the measurement. The presence of a fairing mounted on the basis of a conical reflector, in comparison with the prototype: 1) eliminates the heat supply and the occurrence of a temperature gradient between the surface of the condensation mirror and the analyzed gas, which increases the measurement accuracy, which requires less power of the mirror cooler and less time for its cooling; 2) reduces the necessary purge time of the measuring chamber due to the absence of stagnant zones of wet gas and a small area of the inner surface of the chamber that absorbs moisture.

Улучшение условий термогазодинамического процесса продувки, охлаждения и измерения позволяет обеспечить требуемый технический результат и повысить эффективность работы гигрометра. Improving the conditions of the thermo-gas-dynamic process of purging, cooling and measuring allows us to provide the required technical result and increase the efficiency of the hygrometer.

Claims

A condensation hygrometer containing a cold chamber measuring chamber in the form of a hollow cylinder, which is a condensation mirror, with gas inlet and outlet channels, a cooler, a dew point fixation circuit consisting of an emitter, protective glasses, a conical reflector, a photodetector, and a thermosensitive element, characterized in that it is equipped with a fairing mounted on the basis of a conical reflector.