Основным фактором; определяющим форму характеристики, являются, как уже отмечалось, потенциалы переноса влаги материала и влагочувствительного элемента, определяющие метрологические свойства влагомера. С этим связано влияние на результаты измерения таких параметров влажного материала, как плотность, гранулярный состав. Решающее значение имеют геометрические размеры капилляров датчика и распределение капилляров по размерам, вернее, соотношение этих величин у обоих элементов системы датчик-материал; это отношение определяет величину градиентов потенциалов.

Очевидно, что наилучшие результаты могут быть достигнуты при равенстве размеров пор датчика и влажного материала; это приводит к использованию в датчике самого исследуемого материала.

В рассматриваемом методе наиболее правильно характеризовать влагосодержание материала потенциалом массопереноса. Такая градуировка была бы единой для различных типов почв, а также для других материалов.

Одной из особенностей гидротермических влагомеров является сорбционный гистерезис их статических характеристик. Гистерезисные погрешности измерения неустранимы; их можно лишь уменьшить выбором дат-чика.

Вторым недостатком (особенно при применении гипсовых датчиков) является значительная инерционность. У этих влагомеров сведена к минимуму инерционность переноса влаги через воздушную прослойку, присущая гигротермическим влагомерам, однако перенос влаги в абсорбционном ЭГД со значительным объемом сорбента также может быть очень длительным. У гипсовых датчиков установившееся значение сопротивления датчика достигалось через 1-2 ч в воздухе и лишь по истечении нескольких часов - в почве [Л. 10-14]. Инерция этих датчиков при убыли влаги больше, чем при увлажнении.

Температура оказывает закономерное влияние на результаты измерения - при постоянной влажности и повышении температуры сопротивление датчика уменьшается.

По экспериментальным данным В. П. Остапчика логарифм сопротивления гипсового датчика линейно уменьшается с ростом его температуры;. угол наклона

прямых IgRx(t) мало изменяется с изменением влажности. Это позволяет принять единую величину температурного коэффициента влажности, равную 0,08% на 1 °С.

Засоленность почв или грунтов перемещает характеристику IgRx(W) вниз и уменьшает чувствительность к изменениям влажности и температуры. Для каждого типа датчика существует некоторый верхний предел содержания солей в почве, выше которого точность измерения влажности становится недостаточной

Рассматриваемый метод весьма удобен для контроля влажности почв, грунтов, строительных конструкций и сооружений; датчики отличаются своей простотой, а измерения свободны от некоторых недостатков прямых электрических методов. Наряду с этим по ряду показателей (инерционность, гистерезисные погрешности, ограниченные пределы измерений) контактные влагомеры весьма несовершенны. Это в значительной степени является следствием несовершенства применяемых датчиков, например гипсовых. Необходимо дальнейшее улучшение статических и динамических свойств датчиков, в частности разработка способов получения нужной геометрии "капилляров чувствительных элементов.

Областью, где контактный влагообмен используется более успешно, является измерение влажности жидкостей, в первую очередь некоторых нефтепродуктов. Известны приборы для контроля влагосодержания (обычно низкого - в пределах до 100-120 м. д.) трансформаторного масла, авиационных топлив и т. п., в которых влагочувствительным элементом проточных датчиков служили тонкие бумажные мембраны, зажатые между металлическими перфорированными пластинами или кольцами.

В современных влагомерах для жидкостей используются более совершенные твердые сорбенты - цеолиты, окись алюминия, силикагель. Разработанный в США автоматический влагомер [Л. 10-15] имеет проточный датчик, встраиваемый в трубопровод. Его чувствительный элемент выполнен в виде коаксиального конденсатора с двумя металлическими перфорированными электродами; узкий зазор (шириной меньше 1 мм) меж;ду ними заполнен мелко измельченным сорбентом. С торцов конденсатор закрыт дисками из пористого влагопроницае-мого фторопласта. Измерительная схема работает при частоте 15 кгц на принципе автоматическога уравнове-

.шивания емкости датчика переменным конденсатором, которым управляет следящая система.

Значительный интерес представляет применение для измерений очень низких влагосодержаний жидкостей ЭГД сорбционного типа с тонким влагочувствительным слоем (§ 8-2); в частности, для этой цели использовались алюминиевооксидные датчики. При этом существенное значение .имели малые габариты, прочность и малая инерционность этих датчиков. Ограничением является их чувствительность к перегрузкам по влажности. Отсутствуют также данные о длительной устойчивости их характеристик при работе в жидкостях. .

Глава одиннадцатая

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ ВЛАЖНОСТИ

11-1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Задачи метрологического обслуживания измерений влажности возникли сравнительно недавно, после того как эти измерения заняли место одной из отраслей аналитической техники. Как и в других отраслях измерительной техники, основной метрологической задачей является сохранение и поддержание точности и единства измерений.

Значение этой задачи для .измерений влажности особенно велико по ряду причин. Во-первых, влажность менее определенная величина, чем ряд других физико-химических параметров. Например, у капиллярнопористых тел понятие «истинное значение» влажности условно и тесно связано с целью измерения. Это вызвано различными формами состояния и связи влаги с твердой фазой (см. §1-1) и ее неравномерным распределением в материале, вследствие которого так называемые средние пробы (при несовершенстве существующих способов их отбора) недостаточно точно характеризуют влагосодержание всей массы материала. Во-вторых, большинство современных влагомеров и гигрометров градуируют не на основе точных математических зависимостей, а эмпирически.

Наконец, большая сфера применения и массовость измерений влажности и их экономическое значение в ряде отраслей народного хозяйства предопределяют экономическое значение метрологического обеспечения и высокие требования, предъявляемые к нему.

Метрологическая база измерений влажности в виде исходных эталонов или эталонных установок и средств передачи единиц измерений к образцовым и рабочим приборам в СССР и других стра-