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]

стигнуты весьма высокие показатели. У лучших рефрактометров погрешность измерения (при стабилизации температуры и давления) была близка к 1-2N, что соответствует I % относительной влажности при температуре 20 °С.

Таким образом, важнейшими достоинствами метода СВЧ являются высокие чувствительность и точность, а также качества, общие для всех спектрометрических методов: безынерционность измерения, отсутствие воздействия на исследуемый газ, применимость в широком диапазоне температур и давлений, интегральная оценка влажности газа на пути излучения. В то же время измерительная аппаратура, применяемая в этом методе, сложна И имеет высокую стоимость. Применение низких радиочастот позволяет существенно упростить аппаратуру, но при этом сильно ухудшаются точность и чувствительность измерения. При любых частотах результаты измерения влажности зависят от температуры и давления газа; необходимо стабилизировать эти параметры или компенсировать их влияние. Источником больших погрешностей может служить наличие в анализируемом газе загрязнений, капельной влаги, паров некоторых жидкостей и других газов. По указанным причинам и главным образом из-за сложности аппаратуры гигрометры СВЧ до сих пор почти не применялись для контроля производственных процессов. Они использовались преимущественно в качестве авиационных бортовых приборов для зондирования влажности атмосферы на различных высотах, определения содержания влаги в облаках, изучения структуры водяного пара атмосферы и других аналогичных задач. Для радиозондов был разработан малогабаритный гигрометр с конденсаторным датчиком, имеющим пластины из инвара н предназначенным для широкого диапазона частот - от 10 Мгц до 25 Ггц. Примером применения гигрометров СВЧ в научных исследованиях других областей может служить измерение упругости Водяного пара над поверхностью листьев растений, выполненное с помощью миниатюрного резонатора (диаметр 45 мм, высота 30 мм), в который воздух засасывался с помощью иглы для инъекций [Л. 9-3].

Гигрометры сдатчиками коронного разряда основаны на влиянии влажности газа на параметры коронного разряда -стационарного электриче-



CKoro разряда, возникающего в сильном неоднородном электрическом поле. Выходной величиной датчика коронного разряда может служить сила тока, протекающего через электроды при постоянной величине приложенного напряжения, большего, чем напряжение начала короны, и меньшего, чем напряжение .пробоя. Гигрометры этого типа были разработаны в последние годы Л. 9-6].

Исследование датчиков с различными типами газоразрядных промежутков показало, что оптимальным является датчик в виде коаксиальных цилиндров. Элек-

S 8 2

J S


3 ff)

Рис. 9-3. Гигррметр коронного разряда. а - датчик; б - блок-схема гигрометра.

троды В виде ИГЛЫ нестабильны, так как в процессе разряда острие подвергается эрозии. Высокое напряжение подается на внутренний (коронирующий) электрод, и разряд происходит между ним и внешним электродом, причем диаметр внутреннего электрода значительно меньше междуэлектродного промежутка. В выполнен-. ных датчиках внутренний электрод изготовлялся из вольфрамовой проволоки диаметром 0,1 мм, натянутой между торцами цилиндра. Датчик, предложенный в [Л. 9-6а], имеет внешний электрод из металлической сетки, металлической или металлизированной ткани или 310



другого raso- й влагопронйцаемого и токойроводящёго материала. Благодаря этому создается возможность измерений в неподвижной среде, отпадает необходимость в устройствах для подвода и отвода газа и рабочее пространство датчика предохраняется от попадания механических загрязнений газа. Для улучшения формы поля по обе стороны внешнего электрода 2 (рис. 9-3,а), охватывающего проволочный электрод /, располагаются электроды 3, электрически отделенные от измерительного электрода изолирующими шайбами 4. Электроды 3 находятся под тем же потенциалом, что и электрод 2. Электрод / расположен на изолирующих шайбах 5. Газопроницаемые электроды 2 и 3 для придания им механической прочности укрепляются ребрами жесткости 6, на которых располагаются электрические клеммы 7. В случае использования датчика в быстрых газовых потоках или при необходимости электрической экранировки электрода 2 от внешних электромагнитных полей датчик помещают в кожух 8, который является также механическим фильтром крупных пылевых включений в исследуемом газе и замедлителем газового потока.

Для повышения чувствительности измерения можно увеличить длину датчика и число коронирующих электродов. Гигрометр (рис. 9-3,6) состоит из высоковольтного блока /, стабилизатора напряжения 2, датчика 3, выходного измерительного прибора 4 и блока питания 5. На вольт-амперной характеристике датчика можно выделить две зоны [Л. 9-7]. В области повышенных напряжений, приближающихся к напряжению пробоя, сила тока разряда уменьшается с ростом влажности; во второй зоне (пониженные напряжения) сила тока возрастает с увеличением влажности. Промежуточный диапазон напряжений непригоден для измерений влажности. Первая зона (повышенные напряжения) благоприятна для измерений низких влагосодержаний; в ней можно увеличивать чувствительность гигрометра, повышая напряжение до предела, допустимого по пробою. У опытного образца гигрометра сила тока короны изменялась в пределах О-150 мка при напряжениях 3,5-5,5 кв.

Оптимальным для гигрометров является диапазон средней напряженности поля с коэффициентом неоднородности (отношением максимального градиента электрического поля к среднему значению) в пределах 20-




[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]

0.0406