Kondenzační vlhkoměr. Vlhkoměr vlhkosti

Rozsáhlé nástroj pro měření vlhkosti vzduchu

Co je vlhkost vzduchu?

Vlhkoměr měří obsah vlhkosti ve vzduchu, který může být reprezentován absolutní nebo relativní velikostí. První z nich dává pouze hmotnost vodní páry na 1 cu. m vzduchu při dané teplotě. Ale druhá ukazuje, jak blízko vodní páry ve vzduchu do nasyceného stavu, tj. Do dynamické rovnováhy s její kapalnou fází - když nedochází k odpaření ani kondenzace. Je rovno poměru naměřené absolutní vlhkosti vzduchu k její absolutní vlhkosti v saturačním stavu. Když jsou vodní pára ve vzduchu nasycena (opět při dané teplotě), relativní vlhkost takového vzduchu je 100%. Vzduchem s nenasycenou vodní párou je tedy méně.

Jak funguje kondenzační vlhkoměr?

Princip fungování jakéhokoliv zařízení pro stanovení vlhkosti vzduchu, typicky zahrnuje měření nějaké jiné množství, jako je teplota, tlak, hmotnosti nebo mechanických a elektrických změn látky, absorbující vlhkost. Pomocí příslušné kalibrace a výpočtu mohou tyto naměřené hodnoty vést k určení absolutní nebo relativní vlhkosti. Velmi důležitou roli v tomto procesu hraje teplota, při níž dochází k saturaci par, nazývaná rosný bod. Moderní elektronické přístroje pro měření vlhkosti vzduchu zpravidla měří tuto teplotu nebo změny elektrického výkonu nebo odporu různých látek absorbujících vlhkost, které se pak automaticky (automaticky) přepočítají na indexy vlhkosti.

Kondenzační vlhkoměr: zařízení

Jeho práce je založena na měření obsahu vodní páry ve vzduchu metodou rosného bodu. Tato metoda zahrnuje chlazení povrchu, obvykle kovového zrcadla, na teplotu, při níž je voda na povrchu zrcadla v rovnováze s tlakem vodní páry ve vzorku plynu nad povrchem. Při této teplotě se hmotnost vody na povrchu zrcadla nezvyšuje (na příliš chladném povrchu) ani se snižuje (na příliš teplém povrchu), tj. Pára nad zrcadlem je v dynamické rovnováze s kondenzátem vody na zrcátku (pára je nasycená).

Takové zrcadlo je vyrobeno z materiálu s dobrou tepelnou vodivostí (jako stříbro nebo měď) a je pokryt vrstvou inertního kovu, jako je iridium, rubidium, nikl nebo zlato, aby se zabránilo odbarvení a oxidaci. Zrcadlo se před vytvořením kondenzátu ochladí pomocí termoelektrického chladiče (Peltierův efekt). Světelný paprsek, obvykle ze širokoúhlé diody světelné diody v pevné fázi, je směrován na zrcadlový povrch a fotodetektor sleduje odražené světlo, jehož tok je maximálně bez kondenzátu na zrcadle.

Způsob provozu hygrometru s chlazeným zrcadlem

Když se na zrcadlový povrch zrcadla vytvoří rosy, odražené světlo se rozptýlí. V tomto případě se její tok vstupující do fotodetektoru snižuje, což vede ke změně výstupního signálu druhého. Toto je řízeno analogovým nebo digitálním řídicím systémem termoelektrického chladiče, který udržuje stabilní teplotu zrcadla v rosném bodě. Při správně navrženém systému se zrcadlo udržuje na teplotě, při které se rychlost kondenzace přesně rovná rychlosti odpařování rosné vrstvy. Přesná miniaturní platina odporový teploměr (PRT), namontovaný v zrcadle, měří jeho teplotu v tomto bodě, který se automaticky přepočítá na hodnotu vlhkosti.

Hygrometer pro měření vlhkosti vzduchu v dané struktuře zahrnuje také vakuové čerpadlo pro čerpání vzorku plynu, který má být analyzován, a další filtrační prvky v špinavých podmínkách.

Výhody zvažovaných hygrometrů

Takové nástroje založené na jednoduchém principu fungování se širokým rozsahem měření, vysokou přesností a stabilitou indikací jsou široce používány v průmyslu a ve vědeckém výzkumu. Typický kondenzační vlhkoměr, na rozdíl od mnoha dalších snímačů vlhkosti, může být velmi stabilní, prakticky neovlivněný opotřebením, což minimalizuje potřebu rekalibrace. Vlhkoměr vlhkosti v rosném bodě je schopen jej měřit při teplotním rozsahu od 100 ° C do minima při -70 ° C. Současně je přesnost měření desetinu stupně.

Mnoho hygrometrů dotyčného provedení je vybaveno řízením mikroprocesorem a v kombinaci s odporovým teplotním čidlem je schopno vypočítat a na výstupu do externího indikátoru dodatečně nebo namísto rosného bodu libovolné požadované parametry vlhkosti. Tato zařízení navíc umožňují přenos výsledků pomocí bezdrátových technologií. Tato zařízení jsou samozřejmě široce využívána v různých průmyslových systémech automatizovaného sběru dat a správy příslušných výrobních procesů.

Kolik může stát podobný vlhkoměr? Samozřejmostí je cena, kterou v podstatě určuje soubor realizovaných funkcí, v závislosti na dostupnosti a složitosti elektronického řídicího systému zařízení. Tak, stacionární kondenzační vlhkoměr, podobný vzhledu na digitální osciloskop, náklady nejméně 4000 dolarů. Zvláště "pokročilé" modely mohou stát více než 10 000 dolarů. Na trhu najdete plně funkční přenosný vlhkoměr. Jeho cena je od 1 do 2 tisíc dolarů.

Nevýhody kondenzačních vlhkoměrů

Zatímco zvažovaný systém vlhkoměrů je považován za nejúčinnější v procesu měření, jeho nevýhodou je nevyhnutelná kontaminace detailů měřicí dráhy během provozu.

Vlhkoměry vybavené ochladí zrcadla mají tendenci zvyšovat chyby měření v důsledku přítomnosti rozpustných a nerozpustných nečistot uložených na zrcadle. Nerozpustné částice ovlivňují optické vlastnosti zrcadla. Střední prach nebo vzhled nerozpustných částic na zrcadlo zajištění koncentrace dostupnost centra, která mohou tvořit rosa nebo námrazy, čímž se zvyšuje doba odezvy přístroje. Rozpustné nečistoty ovlivňují velikost tlaku par zkondenzované vlhkosti na zrcadlo, která předepíná rosného bodu. Moderní měřicí hygrometry (alespoň jejich složitější modely) zahrnují funkce "samotestu", které umožňují zařízení detekovat a reagovat na znečištění zavedením odpovídajících úprav algoritmů výpočtu vlhkosti.

Bez ohledu na dostupnost takových schopností potřebují prakticky všechny příslušné hygrometry pravidelnou kontrolu a čištění.

Údržba vlhkoměrů s chlazeným zrcadlem

Co uživatel v tomto smyslu doporučuje, jsou pokyny uživatele. Vlhkoměr, který je citlivý na nečistoty, musí být pravidelně čištěn, aby se zajistila stabilita výsledků měření, i když to může zvýšit náklady na jeho údržbu. Kontrola zrcadla zařízení se provádí obvykle pomocí vestavěného mikroskopu a údržba se provádí ručně po otevření oddělení měření.

Pokud je čištění povrchu zrcadla prováděno s frekvencí požadovanou v návodu k obsluze pro jeho provoz, je možné zachovat přesnost měření. Snadný přístup k povrchu zrcadla k čištění je obvykle zajištěn závěsem mezi optickými součástmi a zrcadlem. Na trhu nyní najdete libovolný kondenzační vlhkoměr, který potřebujete. Na fotografii níže je uveden příklad jeho popravy.

Aplikace vlhkoměrů v metrologii

Správně navržený a provozovaný vlhkoměr s chlazeným zrcadlem zajišťuje měření vlhkosti s přesností o několik řádů vyšší než ostatní populární vlhkoměry. Přirozená přesnost měření, zejména pokud je vybavena platinovým teploměrem pro měření teploty, zrcadlem a středním výkonovým mikroskopem pro sledování stavu zrcadla, je ideální pro metrologická měření. Možnosti přenosu informací bezdrátovým digitálním komunikačních kanálů otevřené široké možnosti použití takových vlhkoměrů v globálních systémech sběru a zpracování meteorologických informací.

Použití v továrních laboratořích a kontaminovaných prostředích

Tyto přístroje pro stanovení vlhkosti vzduchu jsou ideální pro měření absolutní hodnoty v laboratorních laboratořích. Často se používají jako referenční standardy pro kontrolu přesnosti ostatních přístrojů, jako jsou snímače relativní vlhkosti, které se používají ke kontrole komor pro testování klimatu.

Stabilita vlastností materiálů použitých při konstrukci těchto vlhkoměrů, stejně jako možnost jejich vícenásobného čištění, činí přístroje vhodnými pro velmi dlouhodobou službu v prostředí s přítomností většiny znečišťujících látek bez ztráty kalibrace. Tato stabilita vlastnosti, které by byly vhodné pro použití v plynových proudů, kde vysoké úrovně znečišťujících látek ve vzorcích plynu mají méně stabilní typy snímačů vlhkosti nevratně škodlivý vliv. Například tento typ vlhkoměry jsou široce používány pro regulaci teploty rosného bodu při thermostrengthening povrchů kovových předmětů ve vzduchu s spetsprimesyami. V takových případech je zvláště žádoucí snadný přístup k čistícímu zrcadlu.

Produkce citlivá na vlhkost

Specializované procesy balení vyžadované při výrobě léčiv, filmů, povlaků a dalších produktů jsou často kontrolovány hygrometry s chlazeným zrcadlem. Opět je jejich volba v tomto případě ovlivněna stabilitou přesnosti měření a dlouhou životností. Kromě toho, protože tyto procesy jsou obecně méně citlivé na náklady na nástroje, vysoká cena těchto vlhkoměrů není rozhodujícím faktorem pro výběr schématu monitorování vlhkosti.

Vysokoteplotní plyny a jejich rosné body

Hygrometry tohoto typu jsou často zvoleny pro měření teploty rosného bodu nad teplotou okolí. Zařízení s chlazenými zrcátky byla použita v roce 1966 k monitorování vodíkových palivových článků raket Apollo, které pracují při teplotě 250 ° C a tlaku 700 psi. S dnešními termoelektrickými technologiemi pro chlazení rosného bodu zrcadel na 100 ° C (a výše, za podmínky tlak nad atmosférické). V takových případech musí mít všechny povrchy oddělení pro měření vlhkosti, které jsou ve styku se vzorkovacím plynem, teplotu vyšší než nejvyšší očekávaný rosný bod, jinak na těchto površích dochází ke kondenzaci a měření bude chybně.

U vlhkoměrů určených pro měření rosného bodu vysokoteplotních plynů je běžnou praxí použití elektrických ohřívačů s termostatem pro udržení teploty stěn měřicí komory nad nejvyšším očekávaným rosným bodem. Optické součásti v pevném stavu, jako jsou světelné diody a detektory, jsou udržovány při jmenovité provozní teplotě (obvykle 85 ° C), aby se zabránilo jejich zničení a poruše vlhkoměru. Toho lze dosáhnout tepelnou izolací těchto součástí z ohřívaného měřícího prostoru.