Методы измерения влажности воздуха, страница 4

General Eastern предлагает пять полностью взаимозаменяемых датчиков на охлаждаемом зеркале, которые изначально отличаются по степени охлаждения, то есть тем, насколько низкую точку росы/инея они могут измерить. Все датчики имеют инфракрасную оптику с низким уровнем помехи, сменное зеркало и могут находиться на расстоянии до 91 м от электронных приборов. Другими возможностями, зависящими от выбранного датчика, являются нагревание, 4- или 5-ступенчатое термоэлектрическое охлаждение, воздушное и водяное охлаждение для дополнительного снижения температуры, модульная, сменная оптика и охлаждающие установки. Датчик на охлаждаемом зеркале обычно выбирается таким образом, чтобы его возможности по снижению температуры позволяли измерять самую низкую точку росы/инея, прогнозируемую для данного способа применения.

Охлаждение

Элемент Пелтье представляет собой полупроводниковый охлаждающий элемент. Одна из его поверхностей термически связана с основой датчика точки росы, а вторая - с блоком зеркала. Когда на элемент Пелтье подается ток, тепло "перекачивается" от блока зеркала к основе датчика, где происходит рассеяние. Если сила тока достаточно велика, блок зеркала охладится до минимальной температуры, но не более. При этом разница между температурами блока зеркала и основы датчика определяется как уровень охлаждения датчика. Уровень охлаждения зависит от того, из скольких "ступеней" состоит элемент Пелтье. Так 2-ступенчатый датчик обычно имеет уровень охлаждения от 60°С до 65 °С и может измерять более низкие точки росы/инея, чем одноступенчатый датчик, имеющий уровень охлаждения 45°С. Уровень охлаждения обычно определяется при температуре окружающей среды 25 °С. У датчиков, охлаждаемых с помощью жидкости, он определяется при температуре, равной температуре охлаждающей жидкости. По мере снижения температуры окружающей среды (и, следовательно, температуры основы датчика), уровень охлаждения также снижается из-за снижения эффективности термоэлектрического охладителя. Поэтому существуют ограничения на использование датчиков, охлаждаемых с помощью жидкости, для увеличения наименьшего диапазона измерений. При номинальных точках росы/инея, около 1/3 дополнительного охлаждения теряется из-за неэффективности охладителя и не дает дополнительного увеличения измеряемого диапазона. При низких точках росы/инея может теряться до 1/2 дополнительного охлаждения. По мере роста температуры окружающей среды уровень охлаждения возрастает, позволяя расширить диапазон измерений.

Диапазон измерений

Диапазон измерений датчика на охлаждаемом зеркале определяется как температурный диапазон (ниже температуры основы датчика), в котором на поверхности зеркала может сохраняться постоянное количество росы или инея. Обратите внимание, что для того, чтобы получить на поверхности зеркала слой росы или инея, температура, охлаждающего элемента датчика должна выходить за нижнюю границу измеряемого температурного диапазона. Минимальная разница между диапазоном температур охлаждающего элемента и диапазоном измерений составляет 5°С при номинальных значениях точки росы/инея и вырастает до 10°С – 12°С при очень низких точках инея.

Диапазон измерений обычно определяется при температуре окружающего воздуха 25 °С и атмосферном давлении. Для температур основания датчика, отличных от 25°С, диапазон измерений можно определить, определив сначала уровень охлаждения, а затем понижая его до достижения минимальной необходимой разницы. Для большинства газов, отличных от воздуха, влияние на диапазон измерений незначительно. Тем не менее, такие газы, как водород или гелий, которые имеют большую теплопроводность, чем воздух, вызовут снижение диапазона измерений на несколько градусов. Диапазон измерений будет снижаться по мере роста давления газа, поскольку возрастающая плотность газа (и, соответственно, возрастающая теплопроводность) вызовет рост тепловой нагрузки. Для воздуха или азота рост на каждые 3 бар выше значения атмосферного давления вызовет уменьшение уровня охлаждения примерно на 2°С. Работа в условиях вакуума, наоборот, приведет к небольшому росту уровня охлаждения. Другие факторы, влияющие на выбор датчика, включают оценку температуры, давления и того, будут ли ожидаемые точки росы выше температуры окружающей среды.

Табл.2.Сравнительная таблица датчиков на охлаждаемом зеркале.