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]

Для измерения РгСф) по STOjviy способу используется схема (рис. 7-15,6), состоящая из двух мостов и автоматического потенщюметра К, на вход которого подается разность потенциалов между вершиной температурного моста и движком уравновешивающего реохорда Р. Практически оба моста имеют два общих (постоянных) плеча и один источник питания. Сопротивления плеч мостов



Рис. 7-1а. Измерительные схемы гигрометров с подогревньши датчиками и шкалой Б единицах относительной влажности.

подбирают так, чтобы выходные напряжения небаланса были равны: у моста влажности (1) Ui=k(R-b), у температурного моста (11) Un=k(R-а) (k - коэффициент пропорциональности).

На вход компенсатора поступает напряжение, равное разности Uii-Ux (Ux - напряжение между движком реохорда и общей вершиной обоих мостов). Б момент компенсации Ux=Uii, т. е.

x=TUn/Ui=T(R-a)/(Rp~b).

где г - Полное сопротивление реохорда; х - сопротивление его участка между началом и движком.

При аппроксимации по обоим способам шкала измерительного прибора в процентах относительной влажности неравиомериа; цена деления уменьшается с ростом ф. Способ, указанный в п. «б», более точен.

Динамические свойства электролитического подогревного датчика можно описать различными математическими моделями. Простейшая из них представляет собой инерционное звено второго порядка. Для более точного описания необходимо ввести в структурную схему отрицательную обратную связь, характеризующую зависимость упругости еодяного пара над поверхностью чулоч-



ка (над насыщенным раствором LiCl) от ее температуры.

На основании ранее разработанных аналитических описаний Ф. Бернгард [Л. 7-24] предложил структурную схему датчика, которой соответствует передаточная функция:

где - температура термометра; с - абсолютная влажность воздуха; l/Vo - коэффициент усиления; Тв-Постоянная времени; D - степень демпфирования (затухания); Юо -собственная частота незатухающих колебаний.

Значения перечисленных коэффициентов определяются параметрами датчика, параметрами процесса тепло-и массообмена с окружающей средой и температурной характеристикой максимальной упругости водяного пара над насыщенным раствором LiCl. Кроме того, коэффициенты уравнения датчика зависят от режима его работы - от величины напряжения, приложенного к электродам, и, что самое важное, от величины измеряемой влажности.

Таким образом, если даже отказаться от рассмотрения датчика с распределенными параметрами, приходится считаться с его нелинейностью и переменностью коэффициентов. Однако, ограничиваясь малыми отклонениями от рабочей точки (от состояния равновесия), можно рассматривать датчик как линейную систему. У реальных датчиков величина постоянной времени То мала и в соответствии с (7-7) датчик можно аппроксимировать линейным колебательным звеном 2-го порядка. Экспериментальные переходные и частотные характеристики реальных подогревных датчиков подтверждают возможность такой аппроксимации.

Для аналитического получения модели подогревного датчика в [Л. 7-25] использованы уравнения теплового баланса, составленные отдельно для чулочка с нагревателем и для термометра сопротивления. Передаточная функция датчика имеет вид:

==7Щ~{Y,p + 1) (yS+%+ к.)-kV (-



где /д -выходная величина датчика температуры; е - упругость водяного пара исследуемого воздуха; Zi, Z2, У1-У5-Коэффициенты, характеризующие параметры пропитанного чулочка и термометра, а также условия теплообмена.

Можно отметить аналогию между формой передаточных функций (7-7) и (7-8); последняя отличается введением дополнительного инерционного звена - множителя (У1Р-Ы) в знаменателе.,

Математическая модель (7-8) была использована для выбора оптимальных параметров подогревного датчика при помощи моделирования на АВМ, причем критерием оптимальности являлась минимизация длительности переходного процесса. С целью минимизации квадратичной интегральной оценки рекомендуется поддерживать скорость воздуха, -омывающего чувствительный элемент датчика, в пределах 0,09-2 ж/се/с.

Для повышения быстродействия датчика следует уменьшать междувитковое расстояние электродов и плотность материала чулочка и увеличивать сорбционную поверхность чувствительного элемента.

В заключение нужно еще раз отметить нелинейность характеристик реальных датчиков при значительных отклонениях от установившегося значения. Одно из ее проявлений заключается в значительном уменьшении быстродействия датчика при понижении температуры (в области отрицательных температур).

Рассмотрим статические свойства гигрометров с электролитическими подогревными датчиками. Как уже указывалось, эти датчики можно использовать лишь в определенных пределах колебаний влажности и температуры контролируемой газовой среды. Нижняя граница определяется условием i-t Ср - равновесная температура датчика; t - температура газа). Это условие вытекает из самого принципа устройства и действия датчика. По температуре нижний предел измерений ограничен тем обстоятельством, что кривые давления водяного пара и кристаллизации LiCl (/ и 2 на рис. 7-12) пересекаются при 36°С, в связи с чем минимальную температуру газа ограничивают не точкой замерзания насыщенного раствора LiCl, а величиной, близкой к т:мип=-30°С.

Область высоких температур менее ограничена; давление водяного паранад растворами LiCl измеряли при




[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]

0.0202