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