184979. lajstromszámú szabadalom • Optikai vékonyréteg nedvességmérő gázok relatív nedvességtartalmának mérésére és eljárás interferencia vékonyréteg rendszer előállítására, különösen ilyen nedvességmérőkhöz
3 184979 A találmány tárgya nedvességmérő és interferencia szűrő gázok relatív nedvességtartalmának mérésére, valamint eljárás az interferencia szűrő előállítására. Mint ismeretes, a gáz- és légnedvességtartalom meghatározása, esetleges szabályozása a technika, a tudomány fejlődésével párhuzamosan, egyre fontosabb, mind nagyobb jelentőségű feladat, főleg a biológiai, a különböző ipari technológiák, a raktározás és a meteorológia területén. A levegő páratartalma befolyásolja az organizmusok életfunkcióit. Tartós és tömeges emberi tartózkodásra szolgáló helyiségeket — munkatermeket, előadótermeket, színházak nézőtereit — kondicionálják klímaberendezések segítségével. Hasonlóan optimális klímát állítanak be állat- és növényházakban, fitotronokban. Az antibiotikum termelésben felhasznált gombakultúrák szaporodása függ a légnedvességtől. Optimális klimatikus feltételek szükségesek a tartósítóipar számára, hűtő házakban, sörfőzdék és sajtgyárak érlelőhelyiségeiben, romlandó áruk tárolására szolgáló helyiségekben. Ezeken a területeken a levegő relatív nedvességtartalmának ismerete és szabályozása nélkülözhetetlen. Igen nagy jelentőségű a levegő nedvességtartalmának ellenőrzése és szabályozása a finommechanikai és elektronikus műszeriparban. Oly helyiségekben, ahol műszerek, elektronikus készülékek működnek, lehetőleg alacsony relatív nedvességtartalmat kell biztosítani, így számítógéptermekben, telefon- és távíróközpontokban. Számos ipari technológiában fontos paraméter a levegő relatív nedvességtartalma. így a filmiparban, papíriparban, textiliparban, malomiparban, faiparban, dohányiparban. Az anyagok higroszkópos tulajdonsága miatt a mindenkori relatív nedvességtartalom befolyásolja azok mechanikai tulajdonságait. Távvezetékekben szállított gázokban, földgázban, a kondenzáció elkerülésére a harmatpont ellenőrzése szükséges. Fontos a gázok abszolút nedvességtartalmának ismerete a védőgázas technológiákban, reaktortechnikában, rakétatechnikában, olefin- és petrolkémiában. A levegő relatív nedvességtartalma ellenőrzésének meteorológiai vonatkozásai közismertek. E rövid áttekintésből is megítélhető, hogy a gáz- és légnedvességtartalom meghatározás az ipari technológiák, a tudomány, a kutatás stb. területén fontos feladat. A széles méréstartomány átfogására sokféle műszertípust dolgoztak ki a legkülönbözőbb méréstechnikai megoldásokat, elveket alkalmazva. A gáz- és légnedvességtartalom meghatározására szolgáló műszerek a vízgőztartalmat abszolút nedvességtartalom, relatív nedvességtartalom, keverési arány, ppm egységekben szolgáltatják, illetve a harmatpontot jelzik ki. A felhasználási területek sokféleségének és az igényelt méréstartomány a 6—7 nagyságrend következtében sokféle mérési módszer, jelátalakító típus alakult ki a gáz- és légnedvességtartalom meghatározására. A legfontosabb gáz- és légnedvességtartalom meghatározására szolgáló műszerek a harmatpont higrométerek, a pszichométerek, és a különböző szorpcióshigrométerek. Ezek közül a legközelebb állnak a találmány szerinti megoldáshoz a szorpciós-oxid lemezes higrométerek. A harmatpont termodinamikailag egyértelműen jellemzi adott nyomású gőztér vízgőztartalmát. Meghatározása történhet közvetlen vagy közvetett módszerekkel. A gáz- és légnedvességtartalom pszicrhometriai mérésének az az alapja, hogy a víz párolgási sebessége függ a környező atmoszféra nedvességtartalmától. A párolgás során a vízfelület és a környezet között hő- és anyagtranszport játszódik le. Ha az atmoszféra vízgőzre telítetlen, a folyadékfázisból a gázfázisba anyagátadás indul meg. A párolgáshoz szükséges hőt a környezettől elvonva, a környezetben hőmérséklet-csökkenés következik be. Bár a párolgás sebessége nem adható meg definiált termodinamikai függvénykapcsolat alakjában, ennek ellenére a lehűlés mértéke igen jól használható, jellemzője a gáz nedvességtartalmának. Szorpciós oxidlemezes higrométerek érzékelője egy kondenzátor, amelynek kapacitása a gáz, illetve a levegő nedvességtartalmával arányosan változik. A kondenzátor egyik fegyverzete alumínium, amelynek felületén oxidréteget alakítanak ki. Az oxidréteg a dielektrikum. Az oxidréteget vízgőzre áteresztő fémréteggel (arány) vonják be. Ez a kondenzátor másik fegyverzete. A vízgőz a dielektrikumba diffundált és a mindenkori nedvességtartalomtól függő mértékben az alumíniumoxid kondenzál, megváltoztatva a kondenzátor kapacitását. Szorpciós rezonancia higrométerek működése a szorpciós felületnek a mindenkori relatív gáz nedvességtartalommal arányos tömegváltozásán alapszik. A műszer érzékelője két identikus kvarckristályból áll, amelyek közül az egyik felülete higroszkópos réteggel van bevonva. A kondenzáció következtében a kvarckristály tömege megváltozik. A tömegváltozás a kvarckristály saját frekvenciáját módosítja. Alkalmas mérőkörrel az elhangolódás mértéke jellemző a gáz nedvességtartalmára. A szorpciós coulometrikus higrométer működése azon alapszik, hogy elektrolíziskor az elektródokon átlépő töliésmennyiség arányos az elektroreakcióban részt vevő anyagmennyiséggel (Faraday-törvény). Szorpciós deformációs higrométereknél a mérés higroszkópos anyagok szorbeált nedvességtartalomtól függő méretváltozásán alapul. Előnyük olcsóságuk. A hajszálas higrométerek mechanikai jele ellenállás távadóval villamos jellé alakítható. A meteorológiában rádiószondákban használt aranyütőhártyás higrométer telemetrikus jeltovábbítóval működik. A gáz- és légnedvességtartalom meghatározásának meteorológiai vonatkozásait ismerteti Kállai Ferenc a Mérés és Automatika folyóirat 1978.1. számában megjelent cikke. A találmány szerinti nedvességméréshez legközelebb álló szorpciós oxidlemezes higrométerek érzékelője egy kondenzátor, amelynek kapacitása a levegő nedvességtartalmával arányosan változik. A vízgőz a dielektrikumba diffundál és a mindenkori nedvességtartalomtól függő mértékben a porózus oxidban kondenzál, megváltoztatva ezzel a kondenzátor kapacitását. Az elmondottakból látható, hogy ennél az ismert megoldásnál a nedvességtartalom mérése elektromosan történik a kondenzátor kapacitásának változását meghatározva. A megoldás hőmérséklettartománya korlátozott, azonkívül a mérés elvégzéséhez vezetékes összeköttetésre van szükség. A találmánnyal célunk a fentiekben vázolt valamennyi nehézség egyidejű kiküszöbölése, és olyan nedvesség4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
