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]

напыляются на влагочувствительную пленку. Другой сно- соб изготовления датчиков [Л. 8-7] заключается в напылении тонкой пленки ионообменной смолы на основание в виде пластины из полистирола, стекловолокна, пропитанного эпоксидной смолой, и т. п. Предварительно на поверхности пластины печатной техникой изготовляют гребенкообразные электроды, разделенные узким зазором (0,5 мм и меньше). По аналогичной методике были изготовлены датчики «хьюмисторы» для радиозондов [Л. 8-6].

Датчик, разработанный 3. 3. Пинчуком [Л. 8-4], имеет керамическое основание в форме диска, влагочувствительную пленку из термообработанного линейного сульфополистирола и два платиновых спиральных электрода; он охватывает диапазон от 40 до 95% относительной влажности (для температур 5-35°С). В ЭГД, разработанном Агрофизическим научно-исследовательским институтом и названном «Гигристор» [Л. 8-7], влагочув-ствительный элемент представляет собой пленку органического полупроводника - термически обработанного нолиакрилонитрила, нанесенную- на стеклянную или кварцевую пластину. Серебряные электроды наносятся на пластину вжиганием с последующим процарапыванием гребенкообразной линии. Датчик измеряет относительную влажность 50-100% при температурах от 15 до 45Х; в области более низкой влажности датчик имеет очень высокое сопротивление. Испытания датчиков последних двух типов [Л. 8-4] выявили их свойства, характерные и для других полиэлектролитических ЭГД: малую инерционность, возможность работы при высокой относительной влажности и обеспечения взаимозаменяемости. Наряду с этим датчики имеют гистерезис в 2-3% относительной влажности и высокие температурные коэффициенты, различные по величине на разных участках градуировочной кривой. Их основной недостаток - старение и нестабильность во времени.

Несмотря на разнообразие конструктивного оформления и способов изготовления, электролитические ЭГД имеют ряд общих свойств. У большинства датчиков верхний предел измеряемой влажности ограничен тем, что длительное пребывание ЭГД в газе с относительной влажностью, близкой к 100%), может вызвать нарушение градуировки и даже разрушение чувствительного элемента. Ограничен также и нижний предел; он определя-



ется значением давления водяного пара над насыпдён-ным раствором электролита, примененного в данном ЭГД. Если влажность исследуемого газа уменьшается ниже величины, при которой раствор электролита ЭГД (при данной температуре) становится насыщенным, дальнейшее испарение воды из электролита вызывает появление сухого вещества, не проводящего электрический ток.

Температура имеет значительное влияние на основную характеристику ЭГД, так как обе функции, определяющие свойства ЭГД (зависимость концентрации электролита от .влажности и зависимость его проводимости от концентрации), в свою очередь зависят от температуры. Характер температурной зависимости проводимости


Мом. Ю

0.1 0,01 0,001 0,000/

3

Рис. 8-3. Зависимость сопротивления хлористолитиевого ЭГД от влажности воздуха.

а -при температурах- t--40С; 2--20 °С; 3 - 0С; 4-+2й°С; 5~+К°С:

б -при давлениях: / - 610 мм рт. ст.; 2 - 762 мм рт. ст.; 3 - 910 мм рт. ст.; .4-1 140 мм рт. ст.

У ЭГД такой же, как у водных растворов электролитов: при постоянной относительной влажности повышение температуры уменьшает сопротивление датчика. На рис. 8-3,G приведено семейство градуировочных кривых R(ff) датчика с хлористым литием в поливинил ацетате для различных температур в пределах от -40 до -Ь40°С. Одним из достоинств электролитических ЭГД является возможность использования их при низких температурах до точки замерзания используемого раствора.

У многих типов датчиков, например полиэлектролитических, температурная зависимость аналогична зависи-



мости, характерной для полупроводниковых материалов;

где Ro, Rt - сопротивление ЭГД при температурах: начальной (о) и t=to+At; а - температурный коэффициент сопротивления.

Величина а колеблется в широких пределах (0,05- 0,5% ф на 1 °С) в зависимости от типа датчика и температуры; при температурах ниже 0°С коэффициент а сильно увеличивается.

Кроме того, при отрицательных температурах возникают затруднения, связанные с измерением больших сопротивлений, а иногда и уменьшением чувствительности ЭГД. Для устранения этих недостатков предлагалось проводить измерения с подогревом исследуемого воздуха. При условии стабилизации температуры воздуха создается возможность прямого измерения температуры точки росы или влагосодержания воздуха электролитическими ЭГД. Электролитические датчики, у которых чувствительный элемент содержит раствор солей или кислот, плохо переносят температуру выше 50-60°С; у ЭГД с LiCl даже хранение при таких температурах может вызвать изменение характеристик. Зависимость выходной величины электролитических ЭГД от атмосферного давления связана с принципом действия этих датчиков. Влияние давления газа на основную характеристику R (ф) хлористолитиевых датчиков показано на рис. 8-3,6.

При измерениях влажности приземного слоя атмосферы в обычных условиях влиянием атмосферного давления можно пренебречь, но его необходимо принимать во внимание при измерениях в разреженных или сжатых газах.

Неустранимые погрешности измерения могут быть -вызваны гистерезисом характеристик датчика, загрязнениями исследуемой среды и поляризацией электродов.

Исследования влияния различных газовых примесей в воздухе на характеристики хлористолитиевых ЭГД показали, что аммиак и двуокись серы существенно влияют на градуировку датчика.

Электрохимические процессы, связанные с поляризацией электродов, усиливаются с ростом влажности и температуры. Для уменьшения их .влияния сопротивление электролитических датчиков всегда измеряют при пере-272




[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]

0.0203