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]

Поля влажности в приземном слое атмосферы, напрймеР; цля контроля процессов испарения с поверхности почвы и воды. Промышленные применения несколько ограничены сложностью и высокой стоимостью гигрометров известных типов, а также влиянием поглощающих примесей, в частности содержащихся в воздухе газов, полосы поглощения которых перекрываются с полосами водяного пара. Из известных немногочисленных применений отметим испытание упаковочных пленочных материалов на паропроницаемость, а также автоматический контроль содержания капельной влаги в потоке пара в корабельных паропроводах.

Значительно меньше используется в гигрометрии ультрафиолетовая область спектра. Известные ультрафиолетовые гигрометры основаны на поглощении водяным паром излучения с длиной волны 121,56 нм (линия Лайман-а-излучения атомарного водорода). Выбор длины волны обусловлен тем, что в «вакуумной» ультрафиолетовой области спектра (Л<350нл) главным фоновым газом, влияющим на результаты измерения, является молекулярный кислород; максимальная относительная разрешающая способность соответствует линии Лайман-а, на . которой коэффициент поглощения водяного пара равен 387 cм~,.a кислорода - 0,3 см-К

Важнейшим элементом ультрафиолетового гигрометра [Л. 9-Ю] является источник излучения - специально разработанная газоразрядная водородная лампа, заполненная смесьюводорода и инертного буферного газа (90% водорода и 10% неона или смесь водорода и аргона с примесями - менее 1%-кислорода и азота).

При надлежащем выборе давления и силы тока лампы она создает очель высокую интенсивность линии Лайман-а; однако срок службы невелик (в пределах 100 ч). Приемником излучения служила фотоионизационная камера, заполненная окисью азота. Источник и приемник имели окна из фтористого лития. Гигрометр построен по однолучевой схеме: ионизационная камера подключена к электрометрическому усилителю с выходным записывающим прибором. Выходной ток / усилителя уменьшается сростом упругости е водяного пара по закону, близкому к линейному; увеличение длины оптического пути или силы тока лампы вызывает параллельное перемещение кривой 1{е). Это обстоятельство



было использовано для построения ультрафиолетового гигрометра с автоматическим уравновешиванием (рис. 9-5) [Л. 9-11]. Цепь обратной связи, образованная решающим усилителем, подключенным к выходу электрометрической лампы, изменяет потенциал управляющей сетки пентода, который выполняет роль уравновешивающего элемента. Изменение тока ионизационной камеры влечет за собой изменение тока через лампу, выходной прибор гигрометра подключен к выходу ре-

Рис. 9-5. Блок-схема автоматического ультрафиолетового гигрометра. / - блок питания; 2 - водородная лампа; 3 - ионизационная камера; 4 -электрометрическая лампа; 5 - операционный усилитель; 6 - пентод; 7 -показывающий прибор; 8 - исследуемый газ.

шающего усилителя. Аналогичная обратная связь .используется и в схеме двухлучевого гигрометра. Ультрафиолетовые гигрометры Использовались для измерений с борта самолета и в радиозондах; опыт их применения невелик.

В последнее время автором и Б. М, Бржозовским [Л. 9-12] были разработаны гигрометры с оптическим квантовым генератором - лазером. Применение источников направленного, монохроматического и когерентного излучения дает некоторые преимущества по сравнению с рассмотренными гигрометрами. Ширина спектральной линии излучения лазера меньше ширины линии поглощения НгО; это почти полностью освобождает от влияния на показания гигрометра прерывистости спектра поглощения НгО и уширения спектральной линии в результате взаимодействия с молекулами других компонентов газовой смеси.

Лазер должен генерировать излучение с длиной волны, соответствующей полосе поглощения водяного пара. С его помощью можно оценить: а) интегральную влажность газовой среды на оптическом пути (расстоянии от лазера до приемника), который может быть очень. большим (десятки • и сотни километров); б) среднюю влажность сравнительно небольшого объема газа.



в обоих случаях принцип действия гигрометра основан на зависимости коэффициента Поглощения исследуемой среды от концентрации водяного пара; можно использовать также воздействие влагосодержания на фазовый сдвиг излучения, прощедщего через объект измерения.

Для решения второй из перечисленных задач была разработана установка (рис. 9-6,а), принцип действия которой основан на зависимости добротности оптиче-

е *

I 4.0 Э

«ч о

Рис. 9-6. Лазерный гигрометр. а - блок-схема; б - график градуировки.

ского резонатора от коэффициента поглощения среды, заполняющей его.

Газовый лазер, генерирующий на волне 1,15 мкм, имеет газоразрядную трубку 2 и оптический резонатор, состоящий из зеркал / и 4. Измерительная камера 3 позволяет проводить дискретный анализ образцов газа, заполняющего ее полость, или непрерывный - потока газа, проходящего через нее. Камера отделена от зеркал резонатора окнами из оптического стекла, прозрачного для излучения, защищающими поверхность зеркал от механических и химических воздействий исследуемой среды. Изменение выходной мощности, вызванное изменением добротности резонатора, воспринимается измерительным устройством, состоящим из фотоприемника 5, выходного преобразователя 6 и показывающего прибора 7. Градуировочная характеристика прибора - зависимость показаний N выходного прибора от абсолютной влажности воздуха а (при постоянных температуре и давлении воздуха) приведена на рис. 9-10,6.

Лазер был использован также в «двухпараметриче-ском» гигрометре для измерений интегральной влажности атмосферы на оптическом пути большой протяженности (15 и 65 км) [Л. 9-13]. Однако в этом случае оптическое излучение с длиной волны 0,6328 мкм, нечувствительное к влагосодержанию, служило для создания опорного канала, компенсирующего влияние атмосферного давления. Основной - измерительный- канал образован СВЧ-рефрактометром (/=9,6 Ггц). Измерительное




[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]

0.0546