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]

текторы росы с пьезокварцевыми вибраторами основаны на увеличении затухания колебаний кварцевого резонатора при осаждении на его поверхностивлаги. Кварцевая пластина с большим температурным коэффициентом частоты ТКЧ, имеющая охлаждаемую поверхность, соприкасающуюся с влажным газом, включается в схему электронного генератора высокой частоты. Образование пленки конденсата на повер.хности .кварца вызывает уменьшение амплитуды колебаний или частоты генератора. Такой детектор не следует смешивать с пьезокварцевыми гигрометрическими яа.тчиками сорбционного типа (см. § 8-2).

Устройства для о х л а ж д е н и я. В автоматических гигрометрах источником холода могут служить холодильные установки небольшой производительности, компрессионного или абсорбционного типа с применением промежуточной среды--газа или жидкости для непосредственного охлаждения зеркальца. Для охлаждения можно использовать также эффект дросселирования сжатого воздуха или других газов с последующим расширением до атмосферного давления. Этот принцип использован, например, в автоматическом гигрометре ДДН-1 [Л.0-1]. Его применение целесообразно, если требуется измерять влажность сжатых газов, так как в этом случае отпадает необходимость в посторонних источниках энергии для холодильника - источником энергии служит сам объект измерения.

Все перечисленные способы охлаждения имеют опре-.деленные недостатки. При применении охлаждающих веществ приходится периодически их восполнять; холодильные установки громоздки, имеют большую массу и высокую стоимость.

По указанным причинам и из-за затруднений, связанных с использованием перечисленных способов охлаждения в автоматической следящей системе, они находят применение в автоматических гигрометрах лишь в отдельных случаях, например для измерения очень низких температур точки росы. Как уже отмечалось, в современ-. ных промышленных гигрометрах точки росы общепринятым является термоэлектрическое охлаждение с использованием полупроводниковых элементов.

Термоэлектрическое охлаждение основано на эффекте Пельтье; основные зависимости, характеризующие это явление, приведены в литературе (см., например,



[Л. 7-12]). Для охлаждающих устройств гигрометров превалирующее значение имеет не экономичность охлаждения (расход энергии), а достигаемое понижение температуры де (режим максимальной холодо- и теплопро-изводительности). Величина Дб определяется электрическими и тепловыми свойствами термоэлектродов, но не зависит от их размеров. Наиболее эффективны термопары, изготовленные из полупроводниковых материалов, например твердых растворов на основе теллурида висмута: Bi2Te3-f В125ез - для отрицательнойrt-ветви термоэлемента и BiaTes-fSbETes - для положительной р-ветви.

Термоэлектрические охлаждающие устройства, применяемые в гигрометрах, состоят из термоэлектрической батареи, охлаждаемой поверхности и системы отвода тепла от батареи. Для получения более низкой температуры холодного спая применяются многокаскадные термобатареи, в которых горячие спаи первого каскада опираются на холодные спаи второго, а холодные спаи третьего каскада охлаждают горячие спаи второго и т. д., чем достигается понижение температуры всех горячих спаев.. Практически используются два или максимум три каскада: дальнейшее увеличение их числа малоэффективно. При наличии термоэлектрического холодильника плавное регулирование охлаждения и подогрева зеркальца, совмещенного с охлаждающей поверхностью холодильника, осуществляется весьма просто и удобно изменением силы и направления тока, проходящего через термобатарею. Уменьшению веса и габаритов гигрометров и понижению их стоимости способствует также применение типовых малогабаритных слаботочных термоэлектрических модулей.

К их недостаткам следует отнести неприменимость при очень низких температурах точки росы. Современные термоэлектрические батареи при температуре окружающей среды 20-25*0 обеспечивают охлаждение зеркальца относительно температуры окружающего воздуха до 20*0 для однокаскадного модуля, до -30-35 "С для двухкаскадного модуля и до -45 - для трехкас-кадного. Форсированный теплоотвод с охлаждением горячих спаев циркуляцией воды или охлаждающих смесей позволяет понизить указанные предельные температуры не более чем на несколько градусов. При этом сила тока, протекающего через модуль, находится в пределах от 3-4 до 10 с и больше при напряжении около 1 в.



nepcneKtiiBbi дальнейшего йоййжейий нреДельной температуры и уменьшения потребляемого тока связаны с разработкой новых полупроводниковых материалов, обладающих более высокой эффективностью. Предлагалось также использовать для этой цели в сочетании с эффектом Пельтье термомагнитное охлаждение (эффект Эттингсгаузена).

Устройство для подогревания зеркаль-ц а. Простейший способ -подогрева зеркальца заключается в использований естественного притока тепла от окружающей среды и иеохлаждаемых деталей прибора. При этом в автоматическом гигрометре отпадает необходимость в источнике-тепла и средствах для изменения его притока. Однако такой «естественный» подогрев не обеспечивает высокого качества регулирования и, в частности, увеличивает длительность переходного процесса. Поэтому в автоматических гигрометрах обычно предусматривают искусственный подогрев, чаще всего электрическим током.

Предлагалось также использовать высокочастотный индукционный нагрев металлического зеркальца; такой нагрев отличается малоинерционностью и равномерностью, но усложняет конструкцию гигрометра и повышает его стоимость.

Как уже отмечалось, наиболее простой и удобный способ нагревания зеркальца при применении термоэлектрического модуля осуществляется реверсированием тока.

Регулирующее устройство состоит из регулятора релейного или непрерывного действия и электрического исполнительного элемента. Выбор типа регулятора рассматривается ниже. Регулятор должен не только обеспечить необходимое качество регулирования, но и •обладать малыми габаритами и массой, а также высокой надежностью. При применении релейных регуляторов недопустим режим автоколебаний.с большой амплитудой колебаний. В регуляторах обоих типов предпочтительны схемы, построенные на бесконтактных элементах.

Осуществление простейшего закона регулирования - пропорционального -очень упрощает схему регулирующего устройства. В качестве примера на рис. 7-10 приведена электрическая схема миниатюрного гигрометра, предназначенного для космических исследований, объем которого близок к 25 см, а масса (без цилиндрического




[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]

0.0174