SU573788A1 - Gas humidity meter - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерени м влажности воздуха и газа и может найти применение в различных отрасл х промьшленности и сельском хоз йстве при необходимости оперативных измерений пфеносными средствами с автономным питанием. Известно устрЬйствб на переменном токе дл  измерени  относительной влаж ности воздухаи газов с помощью сорбционных электрических .гигрометрических датчиков влажности, в частности, с гигристорами 1. Недостатком данного устройства  вл  етс  сложность градуировки шкалы прибора и мала  точность .измерени . Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  устройств дл  измерени  влажности, содержащее гигристор, термистор, дйодгный ко,пьце вой фазочувствительный выпр м ит.ель, (КФВ), транзисторный усилитель. Посто  нного тока, нагруженный на :изМеритеЛ ный прибор 2. Однако посто нный ток транзисторно го каскада данного устройства смёщаё диоды КФВ в различных направлени х, что вызывает погрешность в широком диапазоне измерений и усложн ет наст ройку схемы. Кроме того, использование однокаскадкого транзисторного усилител  посто нного тока приводит к значительной нестабильности из-за температурного 1дрвйфа . .Температурна  компенсаци  в устройстве отсутствует, что не позвол ет использовать датчики Етажности, у которых выходна  характеристика зависит от температуры. Целью изобретени   вл етс  термокомпенсаци  и повышение точности измерений в широком диапазоне. Это достигаетс  тем, что в устройство введены сииметричный автоматический переключател-ь пол рности источника питани  и равноплечий мост посто нного гока, параллельно двум смежным тшечам которого включены интеграторы, (усилитель посто нного тока выполнен по балансной схеме. Причем одйа из диагоналей диодного кольцевого фазочувствительного выпр митс  подк,гаочена к выходу , симметричного автоматического переключател  через два сопротивление в виде двухпо.тосников с гигристором и термистором, а друга  диагональ совмещена с диагональю Равноплечегй моста посто нного тока. На чертеже представлено устройство дл  измерени  влажности газовОно состоит из двухполюсников с термистором 1, гигристором 2 и с посто нными сопротивлени ми-последовательным 3,4 и параллельными 5,6. Одни выводы двухполюсников подключены к диагоналиThe invention relates to measuring the humidity of air and gas, and can be used in various fields of industry and agriculture if it is necessary to carry out on-line measurements with portable power with self-contained power. An alternating current device is known for measuring the relative humidity of air and gases using sorption electric. Hygrometric humidity sensors, in particular, with hygristors 1. The disadvantage of this device is the difficulty of calibrating the instrument scale and the low accuracy of measurement. The closest technical solution to the invention is a device for measuring humidity, which contains a hyristor, a thermistor, a diode co, a phase-sensitive rectifier, and a transistor amplifier. Constant current, loaded on: power device 2. However, the direct current of the transistor cascade of this device mixes KFV diodes in different directions, which causes an error in a wide range of measurements and complicates the configuration of the circuit. In addition, the use of a single-stage transistor amplifier of direct current leads to significant instability due to temperature drift. .Temperature compensation in the device is absent, which prevents the use of Etage sensors, in which the output characteristic depends on temperature. The aim of the invention is temperature compensation and improvement of measurement accuracy in a wide range. This is achieved by introducing a symmetric automatic switching of the polarity of the power source and an equal-shoulder DC bridge, parallel to the two adjacent connectors of which the integrators are turned on (a DC amplifier is made using a balanced circuit. And one of the diagonals of the diode ring-sensitive photosensitive Mits is connected to the output, symmetrical automatic switch through two resistances in the form of two-point contactors with a hygrometer and a thermistor, and the other diagonal is aligned with the diagon The Equal Lance of the DC Bridge: The drawing shows a device for measuring the humidity of a gas. It consists of two-terminal circuits with a thermistor 1, a hygrometer 2, and constant resistances — series 3.4 and parallel 5.6. Some of the two-pole connections are connected to a diagonal

кольцевого фазочувствительного выпр мител , собранного из диодов 7-10 другие объединены и св заны с выходом электронного симметричного переключател  пол рности 11 источника питани  12. Переключатель управл етс  автогенератором , . не локазаннь1М на схеме.an annular phase-sensitive rectifier assembled from diodes 7-10; others are combined and connected to the output of the electronic symmetric polarity switch 11 of the power source 12. The switch is controlled by an autogenerator,. Not limited to the scheme.

Втора  диагональ фазочувствительного выпр мител  совмещена с диагональю равноплечего моста посто нного тока, составленного из резисторов 13-17, и со входом балансного транзисторного усилител  18 посто нного тока с эмиттерной нагрузкой в виде микроамперметра 19 магнитоэлектрической системы и переменного сопротивлени  20 контроль . Параллельно резисторам 13 и 17 включены интегрирующие устройства 21 и 22, имеющие равные и большие посто нные времени.The second diagonal of the phase-sensitive rectifier is combined with the diagonal of the equal-shoulder DC bridge made up of resistors 13-17 and with the input of a balanced transistor amplifier 18 of direct current with an emitter load in the form of a microammeter 19 of the magnetoelectric system and variable resistance 20 control. Parallel to resistors 13 and 17, integrated devices 21 and 22 are included, which have equal and large time constants.

; Устройство работает следующим образом , в период, когда переключатель 11 подает на схему положительное напр жение , двухполюсник с термистором 1 и последовательным диодом 7 включаетс  параллельно резистору 14 и части резистора 15 плеча левой ветви моста посто нного тока и одновременно двухполюсник с гигристором 2 и последовательным диодом 9 включаетс  параллельно резистору 16 и части резистора 15 плеча правой ветви моста.; The device operates as follows, during the period when the switch 11 supplies a positive voltage to the circuit, a two-port circuit with a thermistor 1 and a series diode 7 is connected in parallel to the resistor 14 and part of the left side DC branch resistor 15 and simultaneously a two-port circuit with a hygrometer 2 and a series diode 9 is connected in parallel with the resistor 16 and part of the shoulder resistor 15 of the right branch of the bridge.

Напр жение измерительной диагонали моста посто нного тока будет опреде-, литьс  информативным фактором; - неравенством эквивалентных сопротивлений двухполюсников и шумовым, определ емым неидентичностью вольтамперных характеристик диодов 7 и 9. Если параллельные сопротивлени  5 и 6 двухполюсников выбраны или рассчитаны, так, чтобы обеспечить режим диодов в линейной части их вольтамперных характеристик , то, во-первых, будет обеспечена наибольша  эффективность выпр млени  при малых токах и, во-вторых, регулицовки нул  с помощью переменного сопро;гивлени  15 и калибровки с помощью резистора 20 будет достаточно дли исключени  вли ни  разбросов воль7 амперных характеристик диодов в шйрЬ ком диапазоне измерени  влажности. Усилитель посто нного тока 18 балан ,сный, а ветви моста из резисторов 14, 13 и 16-17 одновременно устанавливают режимы его первых каскадов. При отрицательном напр жении на выходе переключател  -11 двухполюсники с термистором 1, гигристором 2 и диодами 8 и 10 включаютс  параллельно резисторам нижних плеч моста, соответственно, 13 Ц 17.The voltage of the measuring diagonal of the DC bridge will be determined by an informative factor; - the inequality of equivalent resistances of two-pole and noise, determined by the nonidentity of the current-voltage characteristics of diodes 7 and 9. If the parallel resistances 5 and 6 of two-pole are selected or calculated, so as to ensure the mode of the diodes in the linear part of their current-voltage characteristics, firstly, the highest efficiency of rectification at low currents and, secondly, the adjustment of zero with the help of variable resistance 15 and calibration with the help of resistor 20 will be sufficient to eliminate the influence of scattering In addition, the current characteristics of the diodes are within the range of the humidity measurement. The DC amplifier is 18 balans, clear, and the bridge branches of resistors 14, 13, and 16–17 simultaneously set the modes of its first stages. When the output voltage of the switch -11 is negative, the two-terminal with thermistor 1, hygrometer 2 and diodes 8 and 10 are connected in parallel with the resistors of the lower arms of the bridge, respectively, 13 C 17.

Поскольку сопротивлени  верхних плеч моста равны нижним по условию (иначе ток в один полупериод через пол ризующийс  датчик не был бы равен току во второй полупериод), то при отключении двухполюсников от переключател , ц напр жени , подаваемые от левой и правой ветвей моста на ;вход усилител  были бы, естественно , равны между собой и порознь-половине напр жени  ис0 точника питани  12.Since the resistances of the upper arms of the bridge are equal to the lower ones by condition (otherwise the current in one half period through the polarizing sensor would not be equal to the current in the second half period), when two-pole switches off from the switch, the voltage from the left and right branches of the bridge to; the amplifier would, of course, be equal to each other and separately to half the voltage of the power supply source 12.

При подключении переключател  11 в положительный полупериод это напр жение попарно более положительно за счет параллельного включени  верхних When the switch 11 is connected in the positive half-period, this voltage is pairwise more positive due to the parallel connection of the upper

5 плеч моста с двухполюсниками, в отрицательный полупериод-попарно более отрицательны. В результате каждое из этих напр жений в течение периода имеет два уровн , даже если полезный сигнал отсутствует, т.е. эквивалентные сопротивлени  двухполюсников равны.,5 shoulders of the bridge with two-pole, in the negative half-period-pair more negative. As a result, each of these voltages has two levels during the period, even if the useful signal is absent, i.e. equivalent dvukhpolosniki equal.,

Включение интеграторов 21 и 22 сглаживает скачки уровней напр жени  и повьошает напр жение на плечах моста до половины напр жени  источника 12. Динамические характеристики прибора практически не ухудшаютс , так как продолжают определ тьс  инерционностьюизмерительного прибора. Независимо от присутстви  интеграторов в течение периода используютс  вс.е диоды в идентичных режимах, причем каждый диод с двухполюсником подключаетс  к своеплечу . Этим и использованиемTurning on the integrators 21 and 22 smooths the voltage level surges and raises the voltage on the shoulders of the bridge to half the voltage of source 12. The dynamic characteristics of the device do not practically deteriorate, as they continue to be determined by the inertia of the measuring device. Regardless of the presence of the integrators, all diodes in identical modes are used during the period, with each two-pole diode connected to its own shoulder. By this and using

муmu

узкого участка линейной части ВАХ диода определ етс  возможность практически полного исключени  вли ни  разброса ВАХ диода как систематической погрешности с помощью резисторов 15 и 20. Использование двухполюсника с стором позвол ет осуществл ть термокомпенсацию характеристики датчика влагкности в широких диапазонах температур и влажностей и повысить точность измедзёйи  устройства.the narrow portion of the linear part of the IVC diode determines the possibility of almost completely eliminating the influence of the spread of the IVC diode as a systematic error using resistors 15 and 20. Using a two-pole with stator allows temperature compensation of the moisture sensor characteristics in wide temperature and humidity ranges and improved device accuracy .

Claims (2)

Формула изобретени .Claims. Устройство дл  измерени  влажности газов, содержащее сорбционный влектрический датчик влажности, гигристор, термистор, диодный кольцевой фазочувствительный выпр митель, транзисторны усилитель посто нного тока, -нагруженный на измерительный прибор, о т л кчйющеес  тем, что, с целью термокомпенсации ,и: повышени  точности измерений Е широком диапазоне,в i него введены симметричный автоматический переключатель пол рности источника питани  и равноплечий мост посто нного тока, параллел ьно двум смежным плечам которого включены интеграторы, усилитель посто нного тока выполнен по балансной схеме, причем одна из диаго|налёй диодного кольцевого фазочувствительного выпр мител  подключена к ЕЫходу симметричного автоматического переключател  через два сопротивлени  в виде двухполюсников с гигристором и термистором, а друга  диагональ совмещена с диагональю равноплечего моста посто нного тока и входом балансного транзисторного усилител  посто нного тока.A device for measuring the moisture content of gases, containing a sorption electrically humidity sensor, hygrometer, thermistor, diode ring phase-sensitive rectifier, transistor amplifier of direct current, loaded on the measuring device, due to the fact that, for the purpose of thermal compensation, and: improving accuracy measurements of a wide range, a symmetric automatic switch of the polarity of the power supply and an equal-shoulder DC bridge, in parallel to the two adjacent arms of which the integra The DC amplifier is made according to a balanced scheme, one of the diameters of a diode ring phase-sensitive rectifier connected to the circuit of a symmetrical automatic switch through two resistances in the form of a two-terminal circuit with a hygrometer and a thermistor and the input of a balanced transistor dc amplifier. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе:Sources of information taken into account in the examination: 1,Берлинер М.А. Измерение влажности , М., 1973, с. 94-95.1, Berliner M.A. Measurement of humidity, M., 1973, p. 94-95. 2.Джонсон А.С. Некоторь-е свойства гигрометра с анодно-окисленной алюминиевой пленкой. Влажность, Материалы международного Ьимпсэзиума по влагометрии , т. 1., Л.. 1967, с. 304.2.Joneson A.S. Some of the properties of the hygrometer with anodically oxidized aluminum film. Humidity, Materials of the International Impsium on moisture measurement, vol. 1., L. 1967, p. 304.