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]

Детектор койдейсата. Наиболее распространен оптический метод обнаружения росы с помощью фотоэлементов, в котором используется эффект ослабления светового потока (источником которого обычно служит электрическая лампа накаливания), отраженного и диф-фузно рассеянного металлической зеркальной поверхностью, вследствие образования слоя конденсата в твердой или жидкой фазе на этой поверхности. Изменение толщины или размеров «пятна» конденсата можно оценить по ослаблению интенсивности света, отраженного на фотодетектор (фотоэлемент, полупроводниковый фо торезистор или фотодиод).

Для уменьщения влияния изменений светового потока, колебаний напряжения и характеристик фотодетектора фотоэлектрическое устройство осуществляют по известным схемам сравнения (дифференциальным, уравновешенным и т. д.) с применением второго, опорного фо-тодетектора. При этом оптическая система гигрометра

построена так, что если на основной детектор попадает свет, непосредственно отра-женный от зеркала, то опор-ный воспринимает или часть светового потока осветителя или поток, рассеянный зеркалом. Расположение рассмотренных элементов в датчике гигрометра показано на рис. 7-9.

Кондуктомет р и ч е-с к и й способ фиксации •точки росы основан на измерении поверхностного сопротивления R-a зеркальца. У стекла, покрытого пленкой конденсата, величина /?п по мере приближения к точке росы уменьшается по закону, близкому к экспоненциальному. Водная пленка образуется на поверхности стекла раньше, чем ее можно обнаружить оптическим способом, и кондуктометрический метод обладает высокой чувствительностью; он не реагирует также на некоторые факторы (размеры, радиусы кривизны и число капель влаги), оказывающие существенное влияние на оптические характеристики слоя конденсата. Выходной сигнал кондуктометрического детектора точки росы в известной


Рис. 7-9. Датчик гигрометра с фотоэлектрическим детектором росы.

/ - термоэлектрический модуль; 2 - теплоизоляция; 3, 4~ вход и выход газа; 5 - осветитель; 6 - фоторезисторьт; 7 - зеркальце.



степени характеризует массу (толщину) слоя конденсата между электродами на поверхности зеркальца. Образование конденсата в твердой фазе резко увеличивает сопротивление Rn между электродами. Это свойство можно использовать для определения фазового состояния конденсата, но оно препятствует применению детектора для измерений при отрицательных температурах точки росы.

Основным недостатком кондуктометрического способа является зависимость сопротивления Rn от состояния поверхности между электродами, в первую очередь от загрязнения этой поверхности. Электроды изготовляют преимущественно в виде тонких слоев металла (например, платины), нанесенных на поверхность диэлектрика. Для уменьшения величины Rn зазор между электродами уменьшают до десятых долей миллиметра; это, однако, повышает чувствительность детектора к загрязнениям. Предлагалось покрывать повер.хность стекла у края каждого электрода клинообразным слоем проводящего материала (например, графита); благодаря этому расстояние между электродами можно увеличить до 2 - 10 мм. Более радикальной мерой является выполнение конденсационной площадки в виде слоя гигроскопической соли (например, NaCI) [Л. 7-9]. Детектором росы служат два металлических электрода, заложенные в соль вблизи ее поверхности. Конденсация влаги на поверхности соли при "ее охлаждении до точки росы вызывает резкое изменение сопротивления между электродами. Чувствительным элементом детектора может служить также стеклоткань, закрепленная на поверхности зеркальца и пропитанная насыщенным раствором хлористого лития.

Родственным кондуктометрическому является детектор росы на принципе «гальванического элемент а», возникающего при замыкании пленкой конденсата двух электродов, изготовленных из различных металлов [Л. 7-10]. У такого детектора отсутствует источник питания током; его выходной величиной является э. д; с. между электродами. О практическом применении этого принципа нет данных.

Радиационные детекторы основаны на поглощении альфа- или бета-излучения слоем росы (льда). В осуществленных детекторах источником альфа-лучей служил изотоп Poio, наносимый на поверхность зер-



кальца. В одной из первых разработок детектором излучения была миниатюрная ионизационная камера. Гигрометр [Л. 7-11], использованный для измерения содержания водяного пара в стратосфере, имел детектор по схеме сравнения; в опорном канале а-излучение источника ослаблялось эталонным поглотителем. С его помощью вводилось предписанное значение толщины слоя конденсата; кроме того, благодаря схеме сравнения устранялось влияние на результаты измерения колебаний плотности воздуха в пространстве между источником и детектором.

Элементом сравнения служил мультивибратор, нв входы которого поступали импульсы обоих каналов, прошедшие через амплитудные дискриминаторы.

Детектор с использованием бета-излучения был выполнен в виде тонкого слоя изотопа Ni, нанесенного распылением в вакууме на поверхность термоэлектрического модуля. В другой конструкции бета-излучение низкой энергии (изотоп С**) рассеивалось площадкой из золота. Достоинством радиационных детекторов является высокая чувствительность. Порог чувствительности детектора с альфа-излучением соответствовал поверхностной плотности конденсата около 1 мкг/см, что примерно в 3 раза меньше массы, обнаруживаемой фотоэлектрическим детектором. Одной из причин этого является, по-видимому, ускорение образования росы на поверхности зеркала, которая в этих детекторах не полируется и создает ядра конденсации. По некоторым данным альфа-детектор обладает также избирательностью по отношению к фазовому состоянию конденсата.

Наряду с рассмотренными наиболее распространенными способами известны и другие, нашедшие лишь ограниченное применение. Диэлькометрический детектор был выполнен в виде многопластинчатого воздушного конденсатора, подвергаемого попеременно охлаждению и нагреву. Появление между электродами частиц льда или капельной влаги вызывает резкое изменение емкости конденсатора.

Другой емкостный детектор представляет собой конденсатор, обкладками которого являются металлическое зеркальце и расположенная параллельно на некотором расстоянии металлическая сетка. Диэлькометрические детекторы, как и кондуктометрические, дают возможность определения фазового состояния конденсата. Де-




[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]

0.026