×
10.07.2019
219.017.af04

Результат интеллектуальной деятельности: ГИГРОМЕТР

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области аналитического приборостроения. Гигрометр содержит датчик, который включает блок формирования потока со стабилизатором расхода газа. Также устройство содержит кулонометрическую ячейку, состоящую из двух частей, рабочей и контрольной, которые расположены друг за другом. При этом соотношение длин контрольной и рабочей частей не менее 1/3. Кроме того, гигрометр содержит источник питания, входной резистор, а также резистор рабочей части кулонометрической ячейки. Также гигрометр содержит контроллер, в алгоритм работы которого введен автоматический режим определения составляющей основной приведенной погрешности, обусловленной неполным извлечением влаги кулонометрической ячейки, и ее полной компенсации. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений влажности в газах. 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, предназначено для измерения объемной доли влаги в газах и может быть использовано в гигрометрах, основанных на кулонометрическом методе измерения влажности в газах.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений объемной доли влаги гигрометров, использующих кулонометрический метод измерения влажности в газах.

Известен гигрометр (а.с. СССР 1404917, кл. G01N 27/42), содержащий датчик, включающий блок формирования потока со стабилизатором расхода газа, измерительный канал, в котором установлены последовательно рабочий и контрольный чувствительные элементы, источник питания, в цепи которого установлен измерительный прибор, устройство сравнения выходных сигналов чувствительных элементов. Чувствительные элементы включены как смежные плечи в соединенную с источником питания мостовую схему, другими плечами которой являются переменные резисторы. При неполном извлечении влаги чувствительными элементами срабатывает устройство сравнения, тем самым указывает на превышение допустимого предела поглощаемости чувствительными элементами и на необходимость проведения техобслуживания.

Недостатком такого гигрометра является, то что при срабатывании устройства сравнения о неполном извлечении влаги приходится останавливать работу гигрометра для проведения техобслуживания.

На чертеже приведена функциональная схема гигрометра.

Гигрометр содержит датчик (1), включающий блок формирования потока (2) со стабилизатором расхода газа, кулонометрическую ячейку (3), состоящую их двух частей рабочей 4 (Lp) и контрольной 5 (Lk), расположенных друг за другом и покрытых пленкой сорбента. Соотношение длин контрольной части и рабочей не менее Вместе с общим электродом 6 они выполнены в виде геликоидальных несоприкасающихся спиралей.

Гигрометр работает следующим образом.

Анализируемый газ проходит через блок формирования потока и поступает в кулонометрическую ячейку. Расход анализируемого газа через кулонометрическую ячейку поддерживается постоянным с помощью стабилизатора расхода газа. Влага, содержащаяся в анализируемом газе, поглощается пленкой сорбента и под действием напряжения от источника постоянного тока, приложенного к электродам кулонометрической ячейки, подвергается электролизу. Суммарный ток I0 электролиза влаги рабочей 4 и контрольной 5 части кулонометрической ячейки при постоянном расходе газа пропорционален объемной доле влаги, содержащейся в анализируемом газе (ВH2O) и определяемой по формуле

где - объемная доля влаги в анализируемом газе;

- электрохимический эквивалент воды;

Q - расход газа;

I0 - суммарный ток электролиза влаги рабочей и контрольной части кулонометрической ячейки.

Напряжение, падающее на резисторе R0, определяемое током I0 и пропорциональное объемной доле влаги в анализируемом газе, подается на плату контроллера 8, где оно измеряется и преобразуется в единицы влажности, с выдачей этой информации на показывающее устройство 9.

Основная приведенная погрешность (δ0,%) гигрометра состоит из следующих составляющих:

δ1 - приведенная погрешность преобразования тока кулонометрической ячейки в показания гигрометра, %;

δQ - приведенная погрешность, обусловленная отклонением расхода газа через кулонометрическую ячейку от номинального значения, %;

δH - приведенная погрешность, обусловленная неполным извлечением влаги кулонометрической ячейкой, имеет всегда отрицательное значение, %;

δф - приведенная погрешность, обусловленная фоновым показанием гигрометра, имеет всегда положительное значение, %.

Значение основной приведенной погрешности рассчитывают по формуле

δ01QHф.

Определения значения составляющей основной приведенной погрешности δH, обусловленной неполным извлечением влаги кулонометрической ячейкой проводят следующим образом. Гигрометр включают в работу на анализируемом газе с объемной долей влаги, соответствующей диапазону измерений гигрометра. После выхода гигрометра на режим контроллер дает команду на запоминание показаний Вг, затем дает команду на кратковременное переключение тока рабочей части кулонометрической ячейки на резистор Rp.В этот момент через резистор R0 проходит только ток контрольной части кулонометрической ячейки, который с помощью контроллера преобразуется в единицы влажности и запоминается в памяти контроллера Вк, затем подается команда на вычисление δн которая определяется по формуле

где К - значение коэффициента, определяется конкретным типом гигрометра и приводится в методике поверки;

Вк - показание гигрометра при нажатой кнопке КОНТРОЛЬ, млн-1;

Вг - показание гигрометра, млн-1.

Формула (1) взята из методики поверки на кулонометрические гигрометры.

Все команды, которые осуществляет контроллер, предусмотрены алгоритмом работы гигрометра и находятся в постоянной памяти гигрометра.

После определения δн контроллер дает команду на увеличение показаний Вг на величину К·Вк·10-2, до следующего определения δн. Такой алгоритм, заложенный в программе контроллера гигрометра, позволяет убрать из основной приведенной погрешности составляющую δн, что повышает точность измерения влажности кулонометрическими гигрометрами.

Для подтверждения промышленной применяемости изобретения и лучшего понимания предложения приводим примеры его конкретной реализации, которые не исчерпывают сущности заявляемого решения.

Для определения неполноты извлечения влаги были использованы результаты приемосдаточных испытаний гигрометров "Байкал-5Ц" исп.3, кулонометрические ячейки которых изготовлены с электродами из родия. В гигрометры подавались анализируемые газы (азот или воздух) с объемной долей влаги более 100 млн-1 от генератора влажного газа РОДНИК-4. После установления показаний гигрометров определялась приведенная погрешность δн, обусловленная неполным извлечением влаги кулонометрической ячейкой, по формуле (1). В расчетах величина коэффициента К принята 14,8.

Результаты измерений приведены в таблице 1. Объемная доля влаги после введения компенсации погрешности δн обозначена как

Таблица 1
№ п/п Вг, млн-1 Вк, млн-1 δн, % К·Вк·10-2, млн-1 млн-1
1 160,8 4,04 0,93 0,59 161,4
2 229,0 5,52 0,36 0,82 229,8
3 341,2 5,47 0,24 0,81 342,0
4 444,6 6,79 0,23 1,0 445,6
5 531,0 20,9 0,58 3,09 534,1
6 654,4 20,3 0,50 3,00 657,4
7 717,5 16,4 0,34 2,43 719,9
8 858,1 17,5 0,30 2,59 860,7
9 944,0 24,5 0,38 3,63 947,7

По этой же методике проводились испытания гигрометров "Байкал-5Ц", поступивших на поверку через один год эксплуатации. Результаты измерений приведены в таблице 2.

Таблица 2
№ п/п Вг, млн-1 Вк, млн-1 δн, % К·Вк·10-2, млн-1 млн-1
1 73,2 3,37 0,68 0,50 73,7
2 112,8 4,85 0,6 0,72 113,5
3 487,2 21,4 0,65 3,17 490,4
4 854,8 40,2 0,69 5,92 860,7

Дополнительно были проведены испытания четырех гигрометров "Байкал-5Ц" исп.3 при подаче на вход приборов анализируемых газов: кислород и водород. Кислород подавался на вход гигрометров от генератора влажного газа РОДНИК-4 с объемной долей влаги более 800 млн-1. Определение δн и В'H2O выполнялось по предыдущей методике.

Анализируемый газ (водород) подавался в гигрометры из баллона через стабилизатор давления газа, и после установления показаний гигрометров записывались результаты измерений и определялись относительные погрешности гигрометров, вызванные неполнотой извлечения влаги δн по формуле (1).

В таблице 3 приведены результаты определения погрешностей гигрометров, вызванных неполнотой извлечения влаги в КЭЯ на кислороде и водороде.

Таблица 3
№ п/п Вг, млн-1 Вк, млн-1 δн,% К·Вк·10-2, млн-1 В'Н2О млн-1 Анализируемый газ
1 860,7 49,7 0,86 7,36 868,1 Кислород
2 872,5 38,3 0,65 5,67 878,2 Кислород
3 236,4 35,9 2,25 5,31 241,7 Водород
4 286,2 38,9 2,01 5,76 292,0 Водород

Проведенные испытания показали, что предлагаемый автоматический режим компенсации относительной погрешности гигрометров, вызванной неполнотой извлечения влаги, позволит повысить точность измерений.

Гигрометр, содержащий датчик, включающий блок формирования потока со стабилизатором расхода газа, кулонометрическую ячейку, состоящую из двух частей - рабочей и контрольной, расположенных друг за другом, соотношение длин контрольной и рабочей не менее 1/3, источник питания, входной резистор, резистор рабочей части кулонометрической ячейки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, используется контроллер, в алгоритм работы которого введен автоматический режим определения составляющей основной приведенной погрешности, обусловленной неполным извлечением влаги кулонометрической ячейки, и ее полной компенсации.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-3 of 3 items.
20.07.2013
№216.012.57e3

Кулонометрическая электролитическая ячейка

Предлагаемое изобретение относится к области аналитического приборостроения. Кулонометрическая электролитическая ячейка состоит из двух частей, рабочей и контрольной, трех платино-иридиевых геликоидальных электродов, расположенных во внутреннем канале стеклянного корпуса, пленки сорбента,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488107
Дата охранного документа: 20.07.2013
10.11.2013
№216.012.7f64

Способ включения в работу кулонометрической ячейки

Предложен способ включения в работу кулонометрической ячейки, применяемой в кулонометрических гигрометрах, состоящей из двух частей: рабочей и контрольной, расположенных во внутреннем канале стеклянного корпуса трех проволочных платиновых или родиевых геликоидальных электродов, один из которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498285
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7f67

Способ контроля заполнения сорбентом кулонометрического чувствительного элемента

Использование: для контроля заполнения сорбентом кулонометрических чувствительных элементов после их изготовления или регенерации. Сущность: заключается в том, что с целью улучшения качества контроля заполнения сорбентом чувствительного элемента после его изготовления или регенерации количество...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498288
Дата охранного документа: 10.11.2013
Showing 1-10 of 22 items.
20.07.2013
№216.012.57e3

Кулонометрическая электролитическая ячейка

Предлагаемое изобретение относится к области аналитического приборостроения. Кулонометрическая электролитическая ячейка состоит из двух частей, рабочей и контрольной, трех платино-иридиевых геликоидальных электродов, расположенных во внутреннем канале стеклянного корпуса, пленки сорбента,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488107
Дата охранного документа: 20.07.2013
10.11.2013
№216.012.7f64

Способ включения в работу кулонометрической ячейки

Предложен способ включения в работу кулонометрической ячейки, применяемой в кулонометрических гигрометрах, состоящей из двух частей: рабочей и контрольной, расположенных во внутреннем канале стеклянного корпуса трех проволочных платиновых или родиевых геликоидальных электродов, один из которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498285
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7f67

Способ контроля заполнения сорбентом кулонометрического чувствительного элемента

Использование: для контроля заполнения сорбентом кулонометрических чувствительных элементов после их изготовления или регенерации. Сущность: заключается в том, что с целью улучшения качества контроля заполнения сорбентом чувствительного элемента после его изготовления или регенерации количество...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498288
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.06.2015
№216.013.518d

Гигрометр

Предлагаемое изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано в кулонометрических гигрометрах, предназначенных для измерения объемной доли влаги в газах. Кулонометрический гигрометр предназначен для измерения объемной доли влаги путем извлечения ее из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552398
Дата охранного документа: 10.06.2015
27.12.2016
№216.013.9df2

Способ стабилизации динамических характеристик кулонометрических гигрометров

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и предназначено для измерения объемной доли влаги (ОДВ) в газах. Способ стабилизации динамических характеристик кулонометрических гигрометров заключается в том, что в гигрометре с целью стабилизации динамических характеристик независимо от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572064
Дата охранного документа: 27.12.2015
20.06.2016
№217.015.02e8

Гигрометр

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и предназначено для измерений объемной доли влаги (ОДВ) в газах. Гигрометр содержит кулонометрическую ячейку, источник питания и измеритель тока электролиза. Также гигрометр содержит стабилизатор расхода анализируемого газа, между штуцерами...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587519
Дата охранного документа: 20.06.2016
20.06.2016
№217.015.035e

Гигрометр

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и предназначено для измерения объемной доли влаги (ОДВ) в газах. Гигрометр предназначен для измерения объемной доли влаги, использующий кулонометрическую ячейку. При этом при определении объемной доли влаги в газе, имеющем примеси,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587527
Дата охранного документа: 20.06.2016
10.05.2016
№216.015.3b4e

Гигрометр

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано в устройстве гигрометров, применяющих кулонометрическую ячейку для измерения объемной доли влаги (ОДВ). Гигрометр содержит блок формирования газового потока и кулонометрическую ячейку. При этом с целью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583872
Дата охранного документа: 10.05.2016
12.01.2017
№217.015.5b22

Гигрометр

Изобретение относится к области аналитического приборостроения, предназначено для измерения объемной доли влаги в газах, может быть использовано в гигрометрах, основанных на кулонометрическом методе измерения влажности. Гигрометр содержит датчик, включающий блок формирования потока со...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002589516
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.812b

Жаростойкое покрытие для фехралевых сплавов электронагревателей

Изобретение относится к области синтеза жаростойких покрытий для защиты фехралиевых сплавов. Технический результат изобретения - повышение прочности и термостойкости кордиеритовой керамики для электронагревательных элементов. Покрытие содержит следующие компоненты, мас.%: однозамещенный фосфат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602261
Дата охранного документа: 10.11.2016
+ добавить свой РИД