Методы измерения влажности воздуха, страница 2

1.5.1.Принцип точки росы.Основан на определении температуры поверхности твердого тела, на котором происходит конденсация паров воды (выпадение росы) при его охлаждении. Принцип широко распространен благодаря широкому диапазону рабочих температур и высокой чувствительности. Хорошо поддается автоматизации, хотя приборы получаются несколько громоздкими.

1.6.Испарительно-психрометрический метод

Используются различные эффекты, возникающие при испарении воды, а также свойства теплопроводности и диффузии паров воды. Выделяют следующие принципы измерений:

¾  психрометрический принцип;

¾  конденсационно-психрометрический принцип;

¾  компенсационно-психрометрический принцип;

¾  испарительно-весовой принцип;

¾  акустический принцип;

¾  диффузионный принцип;

¾  теплопроводный принцип;

¾  масс-спектрометрический принцип;

¾  диэлектрический принцип.

1.6.1.Психрометрический принцип. Также, как конденсационно-психрометрический и компенсационно-психрометрический, основан на измерении температур двумя термометрами: «сухим» и «мокрым» (т.е. находящимся в термодинамическом равновесии с окружающей газовой средой). Испарение с поверхности мокрого термометра происходит тем интенсивнее, чем ниже влажность газа, а значит разность показаний термометров зависит от влажности газа. Применяется для измерения относительной влажности. Является одним из старейших принципов измерения влажности. Отличается простотой конструкции датчика. К недостаткам можно отнести то, что приборы требуют постоянного обслуживания (нужно добавлять воду в резервуар, смачивающий «мокрый» термометр), а также невозможность измерений при низких температурах. Некоторые трудности возникают при автоматизации измерений, т.к. очень сложна реализация автоматического психрометра на аналоговых элементах (прибор будет либо сложен по конструкции, либо не будет обладать достаточной точностью). С появлением цифровой техники проблема автоматизации была нивелирована. Несмотря на недостатки, принцип широко применяется как в быту, так и на производстве из-за простоты конструкции первичных преобразователей, а также простоты обслуживания.

1.6.2.Диэлектрический принцип. Основан на измерении емкости конденсатора с воздушным диэлектриком с помощью радиотехнических средств. Емкость такого конденсатора меняется с изменением влажности. Пригоден для измерения влажности воздуха при низких  температурах. Нечувствителен к скорости воздуха. К недостатком можно отнести чувствительность к составу газа и необходимость работы измерительной аппаратуры на высоких частотах.

Таблица 1-Сводная таблица характеристик принципов измерения влажности газов.

Принцип измерения	Пределы измерения влажности	Диапазон рабочих температур°С	Инерционность сек.	Погрешность	Чувствительность	Конструктивное исполнение
Инфракрасный	0,15..90 г/м3	–	30	±2.. ±3%	0,001 г/м3	Сложное
Оптико-акустический	0,15..90 г/м3	-30..+40	30	±2,5	0,0002 г/м3	–’’–
Ультрафиолетовый	Микроконцентрации	–	30	–	–	–’’–
Радиоактивный	0..50% отн. влажности	до +150	>300	±0,5%	0,00002 г/м3	–’’–
Деформационный	20..100% отн. влажности	-20..+50	300	±4..±6%	3%	Простое
Электролитический	20..80% отн. влажности	-20..+60	180..240	±3%	2%	–’’–
Кулонометрический	-80..+20°С точки росы	-60..+100	30..300	±5%	0,0001 г/м3	–’’–
Электролитический подогревный	-25..+60°С точки росы	-20..+100	120..240	±2.. ±3°С точки росы	1°С точки росы	–’’–
Сорбционно-емкостной	0..100% отн. влажности	-60..+100	60..300	±1.. ±2%	1%	–’’–
Турбодиметрический	0,01..30 г/м3	+40..+300	120..180	±2%	0,01г/м3	–’’–
Интерференционный	от -45°С точки росы	–	30	±1%	–	–’’–
Частотный	1..80% отн. влажности	+10..+40	30..120	±3..±5	0,5%	–’’–
Конденсационный точки росы	-80..+20°С точки росы	–	180..240	±0.5.. ±2°С точки росы	0,1°С точки росы	Средней сложностти
Психрометрический	10-100% отн. влажности	0..+100	300	±3.. ±6%	–	–’’–

Анализ и выбор метода заданной физической величины

      В нашем случае мы используем конденсационный метод, так как он достаточно хорошо проработан и на него существует ГОСТ. Этот метод не является чувствительным к температуре исследуемого газа и к самому виду газа, имеет среднюю по сложности конструкцию. Самый  распространенный  в промышленности и используется чаще всего. Конденсационный метод  основан  на фиксации начала конденсации влаги на охлаждаемой поверхности по изменению температуры за счет выделения парами воды крытой теплоты преобразования . Основная особенность этого метода состоит в том , что фиксация начала конденсации определяется по

параметру , не зависящему от состояния и загрязнения поверхности конденсации.

Гигрометр содержит измерительную камеру 1 (рис. 1), по которой проходит анализируемый газ и омывает рабочие поверхности двух термоэлектрических холодильников 3 и 6 со встроенными термопарами 2 и 7 для измерения температуры поверхностей конденсации. Электронный блок 4 воспринимает сигналы термопар, управляет температурой рабочих поверхностей конденсации холодильников и в момент начала конденсации на рабочей поверхности одного из холодильников соединяет термопару соответствующего холодильника с измерителем 5, обеспечивающим индикацию температуры точки росы.