Системы автоматического регулирования
Г) Метод диэлетрической проницаемости
В) Кондуктометрический метод измерения влажности твердых тел
Б) Метод точки росы
А) Психометрический метод измерения влажности газов
Датчики – два мерных термометра сопротивления, один из них влажный т.е. тепловоспринимающая часть его постоянно увлажнена и соприкасается с гидростатическим телом, всасывающим воду. При испарении влаги у первого термометра температура меньше, чем температура второго термометра сопротивления, который называется сухим. При этом образуется психометрическая разность равная разности температур сухого и влажного термометра (tсух - tвл)
Психометрическая разность является мерой относительной влажности контролируемой газовой среды, которая определяется как:
φ=Pвл-A (tсух-tвл)/P * 100%
φ - относительная влажность, %
Pвл, Pсух – упругость паров, насыщающих контролируемую среду при температуре влажного и сухого термометра соответственно.
A - коэффициент, который зависит от свойств контролируемой среды и от скорости отдувания данной средой влажного термометра.
Данный принцип реализовывается в следующей схеме автоматического 2-го психометра (влагомера)
Схема состоит из 4-х плеч с сопротивлениями R1, R2, Rс, R1. Измерительная диагональ включает дополнительное сопротивление Rр
R1-общее для обоих мостов
Оба моста питаются напряжением переменного тока 6,3В от источника, подключенного к питающей диагонали обоих мостов.
Uвс = Uа0 – Uас
Данное напряжение подается в усилитель УС и поступает в РД(приходит во вращение, перемещает стрелку и движение потенциометра Rр изменяя потенциал в точке в. до тех пор пока Uвс не станет = 0, следовательно двигатель остановится. (прибор реализует данную схему АПВ-2)
В данном методе при измерении влажности газов параболическое зеркало датчика непрерывно охлаждается. При невысокой температуре на его поверхности начинает образовываться влага (выпадает роса) и зеркало мутнеет. Моментальное помутнение зеркала контролируется с помощью ослабления яркости отражения от него светового луча. Данная температура зеркала, при котором оно мутнеет, называется точкой росы и является мерой относительной влажности контролируемой среды. Приборы реализующие данный принцип называют влагомерами « Роса».
Твердое тело представляет собой капиллярно пористое вещество, заполненное влагой. От количества влаги зависит удельное сопротивление данного материала. В абсолютно сухом виде твердое тело является диэлектрикам с удельным сопротивлением равным 1010 Ом/см. При увлажнении твердого тела оно является проводником с удельным сопротивлением равным 102 Ом/см.
Зависимость сопротивления твердого тела от влажности:
Rх= A / Wn
A - коэффициент, который характеризует свойства твердого тела
W - коэффициент, учитывающий влажность
lgRх=f(W)
1 участок – W=2-30% характеристика практически линейна т.е величина Rх
зависит от влажности материала.
2 участок - 30-50% - Rх зависит от ряда других факторов (наличие электролитов). Характеристика нелинейная, поэтому данные влагомеры применяют при W=2-30% .
Конструкция влагомера. Состоит из 2-х металлических пластин, между которыми размещен конструкционный материал. Данный преобразователь включается в одно из плеч мостов измеряемой схемы. При изменении W, изменяется Rх, напряжение в измерительной диагонали моста, которая является мерой влажности испытываемого образца. Поэтому данный метод применяется в лабораторной практике (подготовка образца).
Емкосный метод измерения влажности основанный на принципе использования зависимости между влажностью вещества и его диэлектрической проницаемостью. В качества датчиков используются плоские или цилиндрические конденсаторы, в электрическое поле которых вводиться исследуемое вещество. Поскольку диэлектрическая проницаемость воды равная 81, а для большинства сухих материалов эта величина равная 2-10 единицам, то даже небольшие изменения влажности существенно влияют на диэлектрическую проницаемость вещества. Конструкция датчика влажности зависит от свойств контролируемых веществ. Емкосныя датчики влажности питаются на частотах от 50 Гц к нескольких десятков мегагерц.
Схема высокочастотного безконтактного концентратомера
1 - Источник напряжения высокой частоты
2 - Измеительные ячейки любого типа
3 - усилитель
4 - вторичный прибор
В ячейках каждого типа при измерении концентрации электропроводных сред контролируемым параметром является удельная электропроводность .При измерении концентрации не электропроводящих сред параметром является диэлектрическая проницаемость , т.к. ЭДС воды намного выше , чем у др. веществ , то в данном случае измерительная ячейка будет измерять диэлектрическую проницаемость воды и будет служить для измерения влажности различных органических веществ и прибор именуется - дихотометром.