Главная страница  Измерения влажности 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [ 100 ] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132]

Кулонометрический меТоД являетсй Осн-оёным в области измерения малых влагосодержаний. Его применение непрерывно расширяется во многих отраслях народного хозяйства и научных исследований.

Глава девятая

ГИГРОМЕТРЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ИЗМЕРЕНИИ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГАЗОВ

9-1. ГИГРОМЕТРЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ИЗМЕРЕНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОВ

К данной категории относятся диэлькометрические гигрометры диапазонов средних и коротких волн и СВЧ, а также гигрометры на принципе коронного разряда.

Основой диэлькометрического метода является зависимость диэлектрической проницаемости газов от их влагосодержания. Диэлектрическая проницаемость воздуха и других газов в абсолютно сухом состоянии (ес) мало отличается от е вакуума; в табл. 9-1 приведены значения ес некоторых газов при температуре 20°С и давлении 760 мм рт. ст.

Таблица 9-1

Воздух......

1,000574

Кислород......

.1,000532

Азот.......

1,000587

Углекислый .газ . . .

1.000988

Водород .....

1,000710

Аргон.......

1,000555 .

При изменении влагосодержания е изменяется незначительно: изменению относительной влажности, воздуха на 1% при температуре 20 °С соответствует изменение & приблизительно на 2X10" Для измерения влажности газов диэлькометрическим методом необходимы, следовательно, технические средства, позволяющие определять е с точностью до пятого-шестого знаков (после запятой). На практике, как и в ди.элькометриче-ских влагомерах (§ 4-2 и 4-3), измерения выполняются в диапазоне низких радиочастот - до 10 Мгц (максимум до 50 Мгц) или при СВЧ - преимущественно на



сантиметровых волнах. В последнем диапазоне используются методы и устройства СВЧ рефрактометрии, нашедшей широкое применение для исследования распространения радиоволн в тропосфере.

Известен ряд эмпирических формул, связывающих е газа с его влажностью, температурой или давлением, причем, как это принято в СВЧ-рефрактометрии, е выражается через коэффициент преломления п=\в или индекс (показатель) преломления Л=(п-1)10.

По [Л. 9-1] показатель преломления атмосферного воздуха определяется уравнением

1\ - J Т J Т

где Аи Лг, Лз - эмпирические постоянные; р - давление воздуха; е - парциальное давление водяного пара; Г - термодинамическая температура воздуха.

Для широких диапазонов частот (О-30 Ггц), температур (-50+--Ь40°С), давлений (200-1 100 мбар) и парциальных давлений (О-30 мбар) были предложены формулы [Л. 9-2]:

N = 77,6 l-f 72-fl3.75-10=y-,

или в упрощенной форме

yV = I(p-f 4 810е/7)(р и е-в мбар,Т-в<).

Эти формулы, основанные на обработке экспериментальных данных многих исследователей, нашли широкое применение; они позволяют вычислить относительную влажность воздуха:

<Р = 2,68 -10- (FN - 77.6р), Vo

где Е- упругость насыщенного пара, мбар, при температуре Т.

Относительное влияние параметров воздуха на результат измерения N. было выражено значениями чувствительности, полученными [Л. 9-3] в лабораторных условиях:

dN/дТ=-1,2°К-; дМ/др=0,3 мбар-; dNJde-=4 мбар-К 304



Диэлькометрические гигрометры, работающие При низких радиочастотах, нашли весьма ограниченное применение. Для получения необходимой чувствительности и точности в их измерительных устройствах применяется преимущественно метод биений; конструкция датчиков определяется задачей, для которой предназначен гигрометр, а его размеры - также необходимостью повыше- ния чувствительности, т. е. увеличения площади электродов и уменьшения расстояния между ними. Особенностью емкостных датчиков гигрометров является также то, что их tg6 определяется почти исключительно потерями в изоляционных деталях, так как проводимость газов ничтожно мала.

Возможность использования датчика весьма малых размеров и безынерционность измерения послужили основанием для применения рассматриваемого метода в биологических исследованиях - для контроля влажности воздуха, вдыхаемого и выдыхаемого человеком, а также для измерения градиентов влажности.

В [Л. 9-4] были предложены датчики с внешним полем (полем рассеяния) с подложкой из твердого гидрофобного непористого диэлектрика (ситал, кварц, фторопласт), на который наносятся электроды, например, в форме меандра. При этом измеряют диэлектрические свойства адсорбционной пленки, образующейся на поверхности диэлектрика, которые характеризуют относительную влажность окружающей газовой среды. По механизму действия такие датчики близки к ЭГД сорбционного типа (§ 8-2).

Емкость конденсаторного датчика сильно увеличивается при появлении влаги в жидкой фазе в междуэлектродном пространстве или на поверхности обкладок. В связи с этим диэлькометрический метод был применен для измерения количества капельной воды в потоке воздуха.

Фактором, который может в значительной степени исказить результаты измерения, является загрязнение исследуемого газа парами других жидкостей. Это относится в первую очередь к парам полярных жидкостей с высокой е: ацетона, четыреххлористого углерода, хлороформа, этилового спирта и т. д.

Гигрометры СВЧ основаны на резонаторном методе (другие СВЧ-методы измерения не применялись в гигрометрии) и работают чаще всего на длинах волн,




[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [ 100 ] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132]

0.0511