RU2356039C2

RU2356039C2 - Hydrodeik

Info

Publication number: RU2356039C2
Application number: RU2006145840/28A
Authority: RU
Inventors: Евгений Юрьевич Орлов (RU); Евгений Юрьевич Орлов
Original assignee: ЗАО "Термоавтоматика"
Priority date: 2006-12-25
Filing date: 2006-12-25
Publication date: 2009-05-20
Also published as: RU2006145840A

Abstract

FIELD: physics, measurements.

SUBSTANCE: invention relates to methods of measuring gas moisture content. The proposed hydrodeik comprises a casing, sight glass, measuring glass, bimetallic strip, cooler, light beams source and receiver, pressure gauge, flow rate metre and valves. The said bimetallic strip represents a thermocouple with a mirror-like surface fitted in contact with the cooler, while its compensating lead-outs are arranged on opposite ends.

EFFECT: higher accuracy of measuring gas dew point.

1 dwg

Description

Изобретение относится к технике измерения влажности газов. Преимущественная область использования - прецизионное измерение влажности газов по точке росы.The invention relates to techniques for measuring the humidity of gases. The preferred area of use is the precision measurement of gas humidity at the dew point.

Известны гигрометры, содержащие измерительное зеркало, датчик температуры, детектор точки росы, охладитель и контрольно-измерительные приборы (см., например, /1/).Famous hygrometers containing a measuring mirror, temperature sensor, dew point detector, cooler and instrumentation (see, for example, / 1 /).

Недостаток этих гигрометров заключается в том, что в процессе охлаждения измерительного зеркала неизбежно возникают переменные перепады температуры между датчиком температуры, установленным в теле измерительного зеркала, и поверхностью имерительного зеркала. Это обусловлено тем, что анализируемый газ, омывающий контролируемую поверхность охлаждаемого измерительного зеркала, имеет температуру выше температуры охладителя. В результате этого измерительное зеркало оказывается одновременно под воздействием повышенной температуры со стороны анализируемого газа и пониженной температуры со стороны охладителя. Поэтому температура поверхности измерительного зеркала в момент образования на ней росы может отличаться от температуры, измеренной в этот момент датчиком температуры, на несколько градусов /2/.The disadvantage of these hygrometers is that in the process of cooling the measuring mirror, inevitably there are variable temperature drops between the temperature sensor installed in the body of the measuring mirror and the surface of the measuring mirror. This is because the analyzed gas washing the controlled surface of the cooled measuring mirror has a temperature higher than the temperature of the cooler. As a result of this, the measuring mirror is simultaneously exposed to an increased temperature from the side of the analyzed gas and a lower temperature from the side of the cooler. Therefore, the surface temperature of the measuring mirror at the time of dew formation on it may differ from the temperature measured at that moment by the temperature sensor by several degrees / 2 /.

Известен гигрометр, содержащий измерительное зеркало, датчик температуры в виде термопары, детектор точки росы, охладитель и контрольно-измерительные приборы /3/, принятый за прототип.A known hygrometer containing a measuring mirror, a temperature sensor in the form of a thermocouple, a dew point detector, a cooler and instrumentation / 3 /, adopted as a prototype.

В данном гигрометре измерительное зеркало выполнено в виде торцевых поверхностей металлических проволок, установленных в металлическом основании. При этом по крайней мере одна пара металлических проволок выполнена из различных металлов в виде термопары, а охлаждение измерительного зеркала осуществляется посредством дросселирования анализируемого сжатого газа. Его недостаток заключается в следующем. Периферийные металлические проволоки контактируют с металическим основанием, а образованные ими дроссельные каналы отличаются от центральных. Поэтому в процессе охлаждения измерительного зеркала путем дросселирования анализируемого сжатого газа возникают перепады температуры, что приводит к существенным погрешностям в измерениях точки росы. Кроме того, этот гигрометр позволяет измерять точку росы только при высоком давлении анализируемого газа, что ограничивает область его применения.In this hygrometer, the measuring mirror is made in the form of end surfaces of metal wires installed in a metal base. At the same time, at least one pair of metal wires is made of various metals in the form of a thermocouple, and the measuring mirror is cooled by throttling the analyzed compressed gas. Its disadvantage is as follows. The peripheral metal wires are in contact with the metal base, and the chokes formed by them differ from the central ones. Therefore, in the process of cooling the measuring mirror by throttling the analyzed compressed gas, temperature differences occur, which leads to significant errors in the measurements of the dew point. In addition, this hygrometer allows you to measure the dew point only at high pressure of the analyzed gas, which limits its scope.

Результатом настоящего изобретения являются повышение точности измерений точки росы газов.The result of the present invention is to increase the accuracy of measurements of the dew point of gases.

Указанный результат достигается тем, что в гигрометре, содержащем измерительное зеркало, датчик температуры в виде термопары, детектор точки росы, охладитель и контрольно-измерительные приборы, измерительное зеркало и термопара выполнены в виде биметаллической пластины с зеркальной поверхностью, установленной в контакте с охладителем, а ее компенсационные выводы выполнены на противоположных концах.This result is achieved by the fact that in a hygrometer containing a measuring mirror, a temperature sensor in the form of a thermocouple, a dew point detector, a cooler and instrumentation, a measuring mirror and a thermocouple are made in the form of a bimetallic plate with a mirror surface installed in contact with the cooler, and its compensation leads are made at opposite ends.

Отличительные от прототипа признаки изобретения заключаются в том, что контролируемая поверхность измерительного зеркала выполнена непосредственно на поверхности биметаллической пластины, представляющей собой термопару, а ее компенсационные выводы расположены на противоположных концах. В этом случае перепады температуры, возникающие на контролируемой поверхности измерительного зеркала, воспринимаются термопарой (биметаллической пластиной), что влечет за собой соответствующие изменения выходного сигнала. В результате этого достигается существенное повышение точности измерений точки росы газа.Distinctive features of the prototype of the invention are that the controllable surface of the measuring mirror is made directly on the surface of the bimetallic plate, which is a thermocouple, and its compensation leads are located at opposite ends. In this case, temperature differences occurring on the controlled surface of the measuring mirror are perceived by a thermocouple (bimetal plate), which entails corresponding changes in the output signal. As a result of this, a significant increase in the accuracy of gas dew point measurements is achieved.

Вариант практической реализации предлагаемого изобретения иллюстрируется чертежом, на котором показан гигрометр в разрезе.A variant of the practical implementation of the invention is illustrated in the drawing, which shows a hygrometer in section.

Гигрометр включает корпус 1, смотровое стекло 2, измерительное зеркало 3, биметаллическую пластину 4, компенсационные выводы 5, 6, охладитель 7, теплоизоляцию 8, источник световых лучей 9, приемник световых лучей 10, манометр 11, расходомер 12 и клапаны 13, 14.The hygrometer includes a housing 1, a sight glass 2, a measuring mirror 3, a bimetallic plate 4, compensation leads 5, 6, a cooler 7, thermal insulation 8, a light source 9, a light beam receiver 10, a pressure gauge 11, a flow meter 12, and valves 13, 14.

Измерительное зеркало 3 выполнено в виде зеркальной поверхности на биметаллической пластине 4, представляющей собой термопару, изготовленную, например, путем нанесения на константановую фольгу покрытия из меди. На медное покрытие нанесен слой никеля или хрома. Компенсационные выводы 5, 6 (от медного покрытия и константановой фольги) выполнены на противоположных концах биметаллической пластины 4, которая второй поверхностью контактирует с охладителем 7 и теплоизолирована от корпуса 1 теплоизоляцией 8. В качестве охладителя 7 может быть использована, например, термобатарея. Источник световых лучей 9, измерительное зеркало 3, термопара в виде биметаллической пластины 4 и приемник световых лучей 10 представляют собой детектор точки росы. Контроль состояния измерительного зеркала 3 производится через смотровое стекло 2.The measuring mirror 3 is made in the form of a mirror surface on a bimetallic plate 4, which is a thermocouple, made, for example, by coating copper on a constantan foil. A layer of nickel or chromium is applied to the copper coating. Compensation leads 5, 6 (from copper coating and constantan foil) are made at opposite ends of the bimetallic plate 4, which contacts the cooler 7 with the second surface and is insulated from the housing 1 by thermal insulation 8. As a cooler 7, for example, a thermal battery can be used. A source of light rays 9, a measuring mirror 3, a thermocouple in the form of a bimetallic plate 4, and a receiver of light rays 10 are a dew point detector. Monitoring the status of the measuring mirror 3 is made through the sight glass 2.

Гигрометр работает следующим образом. Вначале включают детектор точки росы, при этом световой поток от источника световых лучей 9 направляется на контролируемую поверхность измерительного зеркала 3. При отсутствии на измерительном зеркале 3 росы световые лучи отражаются и параллельным пучком поступают в приемник световых лучей 10, вызывая в электрической цепи детектора точки росы (на чертеже не показано) максимальный сигнал. Затем открывают клапаны 13, 14 и пропускают анализируемый газ через внутреннюю полость корпуса 1, которая является измерительной камерой, с необходимым расходом при требуемом давлении. Контроль осуществляется соответственно по расходомеру 12 и манометру 11. Одновременно с этим включают охладитель 7, в результате чего биметаллическая пластина 4 с измерительным зеркалом 3 начинает охлаждаться. При образовании на измерительном зеркале 3 росы световые лучи отражаются от его поверхности диффузно и световой поток, поступающий в приемник световых лучей 10, скачкообразно уменьшается, вызывая резкое уменьшение сигнала в цепи детектора точки росы. Температура, измеренная в этот момент с помощью биметаллической пластины 4 (термопары), имеющей малую толщину, с высокой точностью соответствует точке росы анализируемого газа, так как измерительное зеркало 3 является поверхностью биметаллической пластины. В результате этого достигается повышение точности измерений точки росы газа по сравнению с прототипом. Кроме того, в случае установки за расходомером 12 побудителя расхода газа (на чертеже не показано) предлагаемый гигрометр позволяет измерять с высокой точностью и точку росы разреженных газов, что существенно расширяет область его применения.The hygrometer works as follows. First, the dew point detector is turned on, while the light flux from the light ray source 9 is directed to the controllable surface of the measuring mirror 3. If there is no dew on the measuring mirror 3, the light rays are reflected and enter the light ray receiver 10 in parallel, causing the dew point in the electric circuit (not shown) maximum signal. Then open the valves 13, 14 and pass the analyzed gas through the internal cavity of the housing 1, which is a measuring chamber, with the required flow rate at the required pressure. The control is carried out respectively by the flow meter 12 and the pressure gauge 11. At the same time, the cooler 7 is turned on, as a result of which the bimetal plate 4 with the measuring mirror 3 starts to cool. When dew is formed on the measuring mirror 3, light rays are reflected diffusely from its surface, and the light flux entering the light rays receiver 10 decreases abruptly, causing a sharp decrease in the signal in the dew point detector circuit. The temperature measured at this moment with a bimetallic plate 4 (thermocouple) having a small thickness corresponds with high accuracy to the dew point of the analyzed gas, since the measuring mirror 3 is the surface of the bimetallic plate. As a result of this, an increase in the accuracy of gas dew point measurements is achieved compared to the prototype. In addition, if a gas flow inducer 12 is installed behind the flowmeter (not shown in the drawing), the proposed hygrometer can measure with high accuracy the dew point of rarefied gases, which significantly expands its field of application.

Источники информацииInformation sources

1. М.А.Берлинер. Измерение влажности. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Энергия, 1973, с.230.1. M.A. Berliner. Moisture measurement. Ed. 2nd, rev. and add. - M .: Energy, 1973, p.230.

2. В.А.Зайцев, А.А.Ледохович, Г.Т.Никандрова. Влажность воздуха и ее измерение. - Л.: Гидрометеоиздат, 1974, с.93.2. V.A. Zaitsev, A.A. Ledokhovich, G.T. Nikandrova. Humidity and its measurement. - L .: Gidrometeoizdat, 1974, p. 93.

3. Гигрометр. Патент РФ №1827610, G01N 25/68. Опубл. 15.07.93. Бюл. №26.3. Hygrometer. RF patent No. 1827610, G01N 25/68. Publ. 07/15/93. Bull. No. 26.

Claims

A hygrometer comprising a measuring mirror, a thermocouple temperature sensor, a dew point detector, a cooler and instrumentation, characterized in that the measuring mirror and thermocouple are made in the form of a bimetallic plate with a mirror surface mounted in contact with the cooler, and its compensation leads made at opposite ends.