专利名称：电容式湿蒸汽湿度测量传感器的制作方法
技术领域：
一种电容式湿蒸汽湿度测量传感器，与测量电路连接后，可用于锅炉、汽轮机或其它蒸汽发生器中处于流动状态下的湿蒸汽湿度的在线测量。
背景技术：
工业生产和科研工作中常常需要测量水蒸气的湿度。目前常用的测量方法主要有氯根法、热力学法、光学法和示踪剂法。
氯根法是一种化学方法，需要配制标准试剂，并分别对锅水和蒸汽进行采样、滴定、计算；热力学法所包括的节流法、凝结法、加热法、蒸汽-空气混合法等，也要求对湿蒸汽的主汽流采样，然后基于热力学理论进行分析；上述两大类方法均不能实现在线测量，耗时长，测量精度不但取决于测量环节，还受到试样采集环节的影响。
光学测量法是基于光的散射原理，即光线通过含有细微颗粒的均匀介质时，一部分光被散射，另一部分光被颗粒吸收。瑞士、美国、英国的一些公司均研制出了全散射式光学探针，用来测量蒸汽湿度。尽管实现了在线实时测量，但由于湿蒸汽流中水滴的大小不同，分布不均匀，致使测量结果具有很强的随机性，往往低于真实值，而且对测量环境的要求十分严格(如，确保持光学窗口的洁净，不能与油污和水接触——这在实际测量中是很难实现)，测量设备的造价也较高。
示踪剂法需要在给水中添加示踪剂，有些示踪剂具有放射性；并要求在设备的多处相关部位间断、重复采样，离线分析，分析处理程序复杂；所用仪器(如原子吸收光谱分析仪)昂贵，操作过程复杂。对于具有放射性的示踪剂，运输、配置、注入和取样都需要专门的人员和设备，运行成本昂贵。
利用电容的电容量取决于极板面积、极板间距和介质的介电常数等物理特性制作的电容式传感器在许多领域有着广泛的应用，但未见用于蒸汽湿度的测量。
发明内容
本实用新型的目的在于公开一种结构简单、测量结果准确、使用方便、价格低廉的电容式湿蒸汽湿度测量传感器，与专用的测量电路配合使用可在线测定流动状态下的湿蒸汽的湿度。
一种电容式湿蒸汽湿度测量传感器，其主要结构包括外筒体、内筒体、定位绝缘隔板、接地极导线、测量极导线和法兰盘。其中，外筒体的两端焊接有法兰盘，以便与待测湿蒸汽处的主管道连接；同轴线套装的(4-8个)内筒体的两端插装在2窄条长度与外筒内径相等的定位绝缘隔板(如酚醛层压板)内侧的平行豁口中，以确保各层内筒体壁具有相等的间距；内、外筒体均由导电材料(例如不锈钢)制作；接地极导线将外筒体和“相间”的内筒体连接起来作为电容器的一个极板，测量极导线将另外的内筒体连接起来作为电容器的另一个极板；接地极导线与测量极导线的引出部分与测量电路相连。
内筒体(即电容极板)的个数、壁厚、筒的长度、直径和筒壁间距以及连接法兰盘的大小取决于流动湿蒸汽的温度、压力、速度、测量精度以及蒸汽管道直径。
测量电路采用可调脉冲振荡电路，由直流稳压电源、NE555芯片、电阻、电位器、滤波电容器组成。调节电位器阻值的大小，可调整电路输出频率的范围。
电容式湿蒸汽湿度测量传感器是利用不同湿度的蒸汽具有不同的介电常数，进而改变电容器的电容量等物理原理，并借助测量电路产生变化的频率输出，于是，建立起了输出频率与蒸汽湿度的单值对应关系。
使用本实用新型时需借助电容式湿蒸汽湿度测量传感器两端的法兰盘与待测湿蒸汽主管道连接，让湿蒸汽作为电容器的介质从内、外筒形成的间隙中流过，且将电容式湿蒸汽湿度测量传感器的接地极导线接地，另一测量极导线与测量电路的触发端相连，测量电路所需的电压由直流稳压电源供给，而测量电路的输出端与频率计数器相连，即测量电路输出的频率值由频率计数器显示。
与现有的蒸汽湿度测量装置相比，该测量系统具有以下的优点(1)无需对蒸汽流进行采样，实现了蒸汽湿度的在线测量；(2)可对高温、高压的蒸汽进行湿度测量；(3)对使用环境条件要求不高，测量过程稳定可靠，测量结果精度高；(4)传感器结构简单，便于制造；(5)外部测量电路简单，易于制作；(6)操作过程简便，容易掌握；(7)设备造价较低；(8)测量成本较低；(9)安全、环保性好。
图1电容式湿蒸汽湿度测量传感器结构示意图(主视图)图2电容式湿蒸汽湿度测量传感器结构示意图(俯视图)图3接入电容式湿蒸汽湿度测量传感器的测量电路示意图图4蒸汽湿度测量系统框图具体实施方式
下面给出本实用新型的优选设计方案，并结合附图加以说明。
如图1、2所示，电容式湿蒸汽湿度测量传感器的主要结构包括外筒体1、内筒体2、定位绝缘隔板3、接地极导线4、测量极导线5和法兰盘6。其中，外筒体1的两端焊接有法兰盘6，以便连接在待测湿蒸汽处的主管道中；同轴线套装的8个内筒体2的两端插装在两窄条长度与外筒体内径相等的定位绝缘隔板3(如，酚醛层压板等)内侧的平行豁口中，以确保各层内筒体2的壁具有相等的间距；内、外筒体2、1均由导电材料(例如不锈钢等)制作；接地极导线4将外筒体1和“相间”的内筒体2连接起来作为电容器的一个极板，测量极导线5将另外的内筒体2连接起来作为电容器的另一个极板；接地极导线4与测量极导线5的引出部分分别与大地和测量电路相连(参见图3、4)。
内筒体2的个数、壁厚、筒的长度、直径和筒壁间距以及连接法兰盘6的大小取决于流动湿蒸汽的温度、压力、速度、测量精度以及蒸汽主管道直径。
如图3所示，测量电路为可调脉冲振荡电路，由直流稳压电源、NE555芯片9、电阻7、电位器8、滤波电容器10组成。调节电位器8的阻值大小，可调整电路输出频率的范围。
如图4所示，使用本实用新型时需借助电容式湿蒸汽湿度测量传感器01两端的法兰盘与待测湿蒸汽主管道00连接，让湿蒸汽作为电容器的介质从内、外筒形成的间隙中流过，且将电容式湿蒸汽湿度测量传感器01的接地极导线4接地，另一测量极导线5端部与测量电路02的触发端相连，测量电路02所需的电压由直流稳压电源04供给，而测量电路02的输出端与频率计数器03相连，即测量电路02的输出频率值由频率计数器03显示。
与现有的蒸汽湿度测量装置相比，该测量系统具有以下优点(1)无需对蒸汽流进行采样，实现了蒸汽湿度的在线测量；(2)可对高温、高压的蒸汽进行湿度测量；(3)对使用环境条件要求不高，测量过程稳定可靠，测量结果精度高；(4)传感器结构简单，便于制造；(5)外部测量电路简单，易于制作；(6)操作过程简便，容易掌握；(7)设备造价较低；(8)测量成本较低；(9)安全、环保性好。
权利要求1.一种电容式湿蒸汽湿度测量传感器，其特征在于它包括外筒体(1)、内筒体(2)、定位绝缘隔板(3)、接地极导线(4)、测量极导线(5)和法兰盘(6)；其中，外筒体(1)的两端焊接有法兰盘(6)；同轴线套装的内筒体(2)的两端插装在两窄条长度与外筒体(1)内径相等的定位绝缘隔板(3)内侧的平行豁口中；接地极导线(4)将外筒体(1)和相间的内筒体(2)连接起来，测量极导线(5)将另外的内筒体(2)连接起来。
专利摘要一种电容式湿蒸汽湿度测量传感器，与专用的测量电路连接后，可用于锅炉、汽轮机或其它蒸汽发生器中处于流动状态下的湿蒸汽湿度的在线测量。它两端的法兰盘用于与待测湿蒸汽处的主管道连接；内筒体同轴线套装，2窄条定位绝缘隔板用于确保各层内筒体壁具有相等的间距；接地极导线将外筒体和“相间”的内简体连接起来作为电容器的一个极板，测量极导线将另外的内筒体连接起来作为电容器的另一个极板。与现有的蒸汽湿度测量装置相比，使用本实用新型和专用的测量系统具有可在线测量、对使用环境条件要求不高、测量过程稳定可靠、测量结果精度高、结构简单、便于制造、操作简便、测量成本较低、安全、环保性好等诸多优点。
文档编号G01N27/22GK2811996SQ200520021459
公开日2006年8月30日 申请日期2005年8月18日 优先权日2005年8月18日
发明者庞凤阁, 宁德亮, 田瑞峰, 谭思超 申请人:哈尔滨工程大学