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]

ческих датчиках параллельно с сорбцией и десорбцией влаги имеет место ее разложение электролизом.

В электролитических ЭГД выходной величиной, как правило, является электропроводность ненасыщенных водных растворов неорганических кислот или солей. Известно, что при одной и той же температуре давление насыщенного водяногопара над таким раствором ниже, чем давление насыщенного пара над поверхностью растворителя, т. е. чистой воды (закон Рауля). Чувствительный элемент электролитического ЭГД - обычно жидкая или сухая пленка электролита - поглощает влагу из окружающей среды до тех пор, пока давление пара над поверхностью образующегося раствора недостигнет равновесия с давлением водяного пара окружающей среды. Дальнейшее изменение влажности среды в зависимости от знака этого изменения вызовет поглощение влаги чувствительным элементом или испарение ее до достижения нового состояния равновесия.

Сопротивление электролитической пленки Rx изменяется в зависимости от температуры и концентрации растворенного вещества. Последняя в свою очередь зависит от влажности окружающего газа; эту зависимость (при постоянной температуре) можно описать следующими упрощенными уравнениями [Л. 8-1]:

где /, Ь, d-соответственно длина, ширина и толщина слоя электролита между электродами, см; V - объем электролита, см; X - его удельная проводимость, ом--см-.

Объем электролита связан с концентрацией п, выраженной в грамм-эквивалентах на 1 см, соотношением

n=m/esV,

где т - масса растворенного вещества между электродами; бв - химический эквивалент этого вещества. После подстановки в (8-1) получим:

(8-2)

где Я=х г - эквивалентная электрическая проводимость раствора.

Для определения статической характеристики электролитического ЭГД -функции Rx((p) необходимо знать: а) зависимость концентрации электролита, применен-



Мого в чувствительном элементе, от относительной влажности воздуха ф; эту зависимость можно найти, используя справочные данные о значениях упругости насыщенного водяного пара над растворами различной концентрации. -

б) зависимость эквивалентной проводимости от концентрации электролита.

Электролитические ЭГД на практике градуируют эмпирически, так как приведенный выще элементарный анализ их характеристик не учитывает влияния ряда факторов, в частности введения в электролитическую пленку связующих веществ (см. ниже), сказывающегося особенно сильно при малых концентрациях растворенного вещества.

Статическую характеристику электролитических ЭГД при постоянной температуре можно описать различными эмпирическими зависимостями, в частности степенной:

ЯxRoЧ>~. (8-3)

где До - начальное сопротивление ЭГД; ф - относительная влажность; а - постоянная, зависящая от типа датчика. Соотнощению (8-3) соответствует линейная связь между логарифмами iRx а ц>; в [Л. 8-2] для хлористоли-тиевых ЭГД предложена зависимость

lgY=Slgф,

где у - проводимость датчика; S - коэффициент, постоянный для изменений у в пределах двух порядков.

В щироком диапазоне изменений у (и, следовательно, относительной влажности) коэффициент S является функцией ф - тоже линейной.

Для ряда ЭГД (например, полиэлектролитических) можно принять экспоненциальную зависимость

где b - постоянная, характеризующая датчики определенного типа.

Однако с помощью приведенных и других эмпирических уравнений на практике нельзя осуществить градуировку ЭГД расчетным путем. В больщинстве случаев даже для нескольких экземпляров датчиков одного типа постоянные, фигурирующие в этих уравнениях, имеют разные значения.



Чувствительность электролитического датчика мо>кНо определить из уравнения (8-2):

Из (8-4) видно, что для увеличения чувствительности измерения необходимо увеличить расстояние между электродами /; датчик должен иметь максимально развитую поверхность при минимальном объеме - это необходимо и для повышения его быстродействия. При прочих равных условиях применение в ЭГД более концентрированного раствора (увеличение т и X) уменьшает чувствительность датчика. Среди известных электролитических ЭГД можно выделить несколько типов, отличающихся друг от друга устройством влагочувствительного элемента. У простейших ЭГД раствор электролита находится на поверхности водостойкой подложки без применения каких-либо вспомогательных связующих или пленкообразующих материалов.

У датчика, разработанного в Швейцарии, на основание из твердого диэлектрика нанесены распылением два электрода из благородного металла, соединенные кварцевым или стеклянным цилиндрическим стержнем диаметром около 0,2 мм. Клинообразный зазор между стержнем и поверхностью основания заполнен раствором LiCl с некоторыми добавками, удерживаемым капиллярными силами. ЭГД рассматриваемого типа имеют высокую чувствительность (также и в диапазоне низкой влажности), но вследствие опасности стенания раствора не обладают достаточной надежностью. Датчик этого типа (с некоторыми конструктивными изменениями) нашел применение во влагомерах гигротермического равновесия (см. § 10-2). На изменении проводимости жидкости в результате поглощения влаги основан также гигрометр «Ионофлюкс», выпускаемый в ФРГ (Л. 0-9].

Важнейшей разновидностью электролитических ЭГД являются хлористолитиевые датчики, предложенные Данмором (Dunmore) свыше 30 лет тому назад для измерения влажности при радиозондировании атмосферы. Обзор развития конструкции и технологии изготовления этих датчиков приведен в [Л. 8-3]. В первых датчиках раствор LiCl наносился на подложку без добавок вспомогательного вещества.

Существенным усовершенствованием явилось приме-




[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]

0.0176