|
|
|
ОПТИЧЕСКИЙ ГИГРОМЕТРБольшинство сенсоров влажности обладают не очень хорошей воспроизводимостью. к примеру, величина их гистерезиса составляет от 0.5... 1% RH. Поэтому при помощи них нельзя проводить прецизионные измерения. Для этих целей требуется применение косвенных методов определения влажности. Самым эффективным из них является вычисление абсолютной и относительной влажности по температуре точки росы. Как было указано ранее, точка росы определяется по температуре, при той жидкая и газовая фазы воды (в данном случае любого вещества) находятся в равновесии. Температура, при той пар и твердая фаза воды находятся в термодинамическом состоянии равновесия, называется точкой замерзания. Каждой температуре точки росы соответствует только одно значение давления насыщенного пара. Поэтому, измеряя температуру точки росы при известном значении давления, всегда можно найти абсолютную влажность. Оптический способ определения влажности является оптимальным методом, которому соответствует минимальный гистерезис. Стоимость оптического гигрометра намного выше, чем у предыдущих сенсоров, но он позволяет отслеживать низкие уровни содержания воды в продукции, что приводит к повышению ее качества, делает эту цену вполне оправданной. Основным элементом оптического гигрометра является зеркало, температура поверхности того точно регулируется при помощи термоэлектрического насоса. Пороговая температура зеркала настраивается на температуру точки росы. Исследуемый воздух при помощи насоса прогоняется над поверхностью зеркала. Если температура зеркала пересекает точку росы, на его поверхности конденсируются капли воды. При этом отражающие свойства зеркала изменяются, поскольку капли воды рассеивают лучи света, что детектируется соответствующим фотодетектором. На рис. 13.9 отображена упрощенная схема гигрометра с охлаждаемым зеркалом. Он состоит из термоэлектрического насоса, работающего на эффекте Пельтье.
Рис. 13.9. Датчик точки росы с охлаждаемым зеркалом
Этот насос отводит тепло от поверхности тонкого зеркала,
внутрь того встроен детектор температуры, входящий в состав цифрового термометра,
отображающего температуру зеркала. Данный датчик является дифференциальным
устройством, в котором верхняя оптопара — светоизлучающий диод (СИД) и
фотодетектор — используется для компенсации дрейфа, а вторая (нижняя) — для
измерения коэффициента отражения зеркала. Симметричность датчика регулируется
при помощи клиновидного оптического балансира, размещенного на пути лучей света
верхней оптопары. Нижняя оптопара наклонена под углом 45° к зеркалу. При
температуре выше точки росы, поверхность зеркала является сухой, а его
отражающая способность — максимальной. Под управлением контроллера насос
снижает температуру зеркала. При появлении капель воды отражающая способность
зеркала резко падает, что вызывает уменьшение тока фотодектора. Сигнал
фотодетектора поступает на контроллер, который теперь должен подавать на насос
такой ток, чтобы температура зеркала оставалась равной точке росы, при той
не происходит ни дополнительной конденсации влаги, ни ее выпаривания с
поверхности. В действительности, при этой температуре молекулы воды то
прилипают к зеркалу, то отрываются от него, но среднее количество конденсата
остается неизменным, т.е. устанавливается равновесие.
Поскольку полученная температура зеркальной поверхности
точно определяет действительную точку росы, этот метод считается наиболее
прецизионным способом измерения влажности. В рассмотренном датчике отсутствует
гистерезис, а его чувствительность составляет 0.03°С от температуры точки росы. При известном давлении по точке росы можно определить все характеристики
влажности: %RH, давление пара и т.д.
Этот метод имеет ряд недостатков: сравнительно высокую
стоимость, возможность загрязнения зеркальной поверхности и достаточно высокое
потребление электроэнергии тепловым насосом. Проблема, связанная с загрязнением,
решается при помощи фильтров и специальной техники охлаждения зеркала, при
той температура сначала понижается ниже точки росы, чтобы выступило много
конденсата, а потом резко нагревается. Это позволяет смыть загрязнение и
оставить поверхность чистой [15].
.
Информация исключительно в ознакомительных целях. При использовании материалов этого сайта ссылка обязательна.Правообладатели статей являются их правообладателями. |
По вопросам размещения статей пишите на email:
|
