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]

кожуха диаметром 24 мм) -50 г [Л. 7-13]. Источниками питания служат две батареи напряжением 8,2 в (со стабилизацией кремниевым стабилизатором) и 1,5 е, 2 а для питания термопары. Детектор росы имеет два фоторезистора и Фг (рабочий и опорный), включенные в два смежных плеча мостовой схемы, уравновешиваемой задающим потенциометром R. Выход моста подключен к трехкаскадному транзисторному усилителю; пер-


----0 8,В 0-

- +

Рис. 7-10. Принципиальная схема автоматического гигрометра точки росы.

вый раскад (на триодах Гь Тг) является дифференциальным, выходной Ti, питает термоэлектрический модуль М.

Перейдем теперь к рассмотрению характеристик гигрометра точки росы в целом. Для этого целесообразно описать гигрометр как динамическую автоматическую систему. Упрощенная структурная схема автоматического гигрометра с термоэлектрическим охлаждением [Л. 7-14], приведенная на рис. 7-11, базируется на экспериментальных динамических характеристиках отдельных элементов

Согласно [Л. 7-15] модуль в нагруженном состоянии можно описать параллельным согласованным соединением двух типовых линейных звеньев: неидеального диф-

Обозначения элементов и сигналов аналогичны принятым на функциональной схеме рис. 7-8.



ференцирующеГо и айериодмеского Первого Порядка с нелинейным оператором, зависящим от -значения напряжения на термоэлементе. Полученная автором экспериментальная переходная характеристика иагружен-ного модуля типа ТБМ-1 показывает, что при малых отклонениях входного воздействия допустима аппроксимация модуля апериодическим звеном первого порядка. Такая аппроксимация приемлема и для модуля вместе


)

Рис. 7-11. Структурная схема автоматического гигрометра точки росы. ? -приток тепла; 1? - тепловые потери.

С зеркальцем как элемент-а системы (звенья 5-6 и / на рис. 7-11), так как тонкое металлическое зеркальце лишь незначительно увеличивает постоянную времени самого модуля.

Значительно сложнее описание зеркала как объекта управления следящей системы /. Необходимо принять во внимание сложные физические процессы и внешние воздействия, определяющие динамику процесса образования слоя росы (льда), который в автоматических гигрометрах непрерывно чередуется с процессом частичного испарения. Важнейшими являются следующие факторы: а) фазовое состояние воды на поверхности зеркальца, неправильный учет которого влечет за собой погрешности измерения; б) переменная скорость охлаждения зеркальца, сильно уменьшающаяся с понижением т. Очень грубо эту скорость можно описать выражением daldt= =-k{T-Го), где а - толщина слоя конденсата; Т, То - текущее и равновесное значения температуры зеркальца; 16-1507 241



- кoэффицйeHt, завйсйЩий от Т и нёкоМрых Других величин (вентиляция зеркальца). Для льда и инея величина dajdT уменьшается в десятки и сотни раз по сравнению со значениями для росы; в) гистерезис характеристик слоя конденсата, в частности оптических, при образовании и испарении льда. Ширина гистерезисной петли зависит от значения т, толщины слоя льда, а также от скорости вентиляции зеркальца; г) влияние поверхностного натяжения криволинейной поверхности, т. е. радиуса кривизны и размера капелек (эффект Кельвина), а также концентрации растворенных веществ (эффект Рауля) на равновесное давление слоя конденсата; д) эффект старения рабочей поверхности зеркальца и ее загрязнений. Особенно опасны загрязнения, кон-. денсирующиеся при температурах, близких к измеряемым величинам т, а также в виде твердых частиц, создающих на охлаждаемой поверхности ядра конденсации.

В автоматических гигрометрах влияние некоторых из перечисленных факторов удается ослабить. Для устранения погрешностей от загрязнений применяется ряд мер, начиная с вертикального расположения охлаждаемой поверхности и фильтрации исследуемого газа и кончая периодической очисткой этой поверхности продувкой чистым осушенным воздухом или с помощью дополнительного нагревателя. Роль формы и размеров частиц слоя росы, а также переохлаждения или перегревания зеркальца уменьшается благодаря тому, что измерения выполняются при стабилизированных параметрах слоя конденсата. Однако влиянием этих и других факторов Полностью пренебречь нельзя. Математическая модель зеркальца, отражающая достаточно точно все влияющие факторы, была бы весьма сложной - нелинейной и с переменными коэффициентами.

Можно, однако, предложить упрощенную линейную модель. Характеристики объекта управления зависят не только от зеркальца и рассмотренных процессов, но и от принципа действия и параметров детектора росы; поэтому правильнее считать объектом совокупность зеркальца и детектора росы (звенья 2 и 3 на рис. 7-11) и описать его двумя моделями в зависимости от диапазона измеряемых температур точки росы т:

а) при тткр (Ti - критическое значение, равное -15-;-20°С) вследствие высокой скорости охлаждения, достигающей нескольких десятков градусов в минуту,




[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]

0.0288