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]

МеНном токе и низкой плотности токи через элекТродЫ. Ослаблению эффекта поляризации способствуют также некоторые добавки к электролиту (например, поливинил-ацетага к LiCl) и электроды из благородных металлов (платина, золото, палладий). У ЭГД с LiCl их предлагали заменять хлоро-серебряными, получаемыми электролитическим покрытием серебряных проволочек хлористым серебром; опыт показал, что этот способ недостаточен для обеспечения долговременной устойчивости характеристик ЭГД.

Динамические характеристики электролитических ЭГД определяются параметрами влагочувствительного элемента, а также внешними факторами (параметрами объекта измерения).

К первой группе факторов относятся размеры влагочувствительного слоя, особенно его толщина, природа электролита и его концентрация. Минимизация массы влагочувствительного элемента, осуществленная в описанных выше миниатюрных и тонкопленочных датчиках, позволяет получить высокое быстродействие электролитических ЭГД. При нанесении в вакууме влагочувстви-тельной пленки, толщиной не выше 0,1 мкм, процессы влагообмена носят чисто адсорбционный характер и постоянная времени Т датчика не превышает 1-3 сек.

Из числа параметров исследуемого газа на инерционность ЭГД сильно влияет температура.Ухлористолитие-вых и некоторых других датчиков установлено значительное увеличение постоянной времени при низких отрицательных температурах.

Скорость газового потока оказывает такое же влияние, как у других гигрометров, - быстродействие их растет с ростом скорости газа. Этим обусловлено значение расположения плоскости чувствительного .элемента относительно направления потока (при перпендикулярном расположении инерция меньше, чем при параллельном) и конструкции защитного чехла ЭГД.

Наконец, величина Т зависит от начального (равновесного) значения относительной влажности фо, от величины и знака ее изменения. Влияние фо и скорости газа v на постоянную времени Т иллюстрирует рис. 8-4 1[Л. 8-8], достоянная времени увеличивается с ростом измеряемой влажности. Возрастание абсолютной величины приращения влажности Аф также влечет за собой увеличение постоянной времени Т; что же касается влияния знака Аф,



io постоянная времени значительно больше (иногда в несколько раз) при понижении влажности, чем при ее повышении. В общем влияние величин v, Дф имеет такой же характер, как у других чувствительных элементов, действие которых основано на процессах сорбции.

Рассматриваемые ЭГД можно аппроксимировать апериодическим (инерционным) з-веном первого порядка с передаточной функцией относительно влажности:

где k - статический передаточный коэффициент.

Необходимыми условиями для применения функции (8-5) являются малость отклонений Дф входной величи-


Рис. 8-4. Зависимость постоянной времени электролитического датчика от начальной относительной влажности при разных скоростях воздуха. / -о=1,2 м1сек; 2 - v=l,7 м1сек.

30 0 50 ВО %

НЫ И стабилизация всех других влияющих величин. Если рассматривать большие отклонения Дф, нельзя пренебречь нелинейностью звена, а также переменными значениями коэффициентов его уравнения в зависимости от значения входной величины (рабочей точки статической характеристики).

Выше рассматривалась только «влажностная» инерционность ЭГД. В практических условиях нередко (например, при работе радиозонда) датчик подвергается одновременным изменениям влажности и температуры газа. Представляют, следовательно, интерес его динамические свойства также относительно температуры, рассматриваемой как входное воздействие при стабилизации остальных воздействий. Температурные динамические характеристики ЭГД, однако, мало изучены и по ним отсутствуют надежные экспериментальные данные. Можно предположить, что они описываются передаточной функцией Wt{p), аналогичной W{p)) [формула



(8-5)]. Некоторые параметры (например, масса чувствительного элемента) оказывают одинаковое влияние на обе передаточные функции, другие специфичны для каждой из них. Так, например, на температурную постоянную времени Tt сильно влияет материал каркаса датчика; для уменьшения Tt в одном из датчиков Данмора влагочувствительная пленка наносилась на тонкостенную алюминиевую трубку.

Как уже указывалось, в измерительных устройствах гигрометров с электролитическими датчиками используется переменный ток промышленной и иногда низкой звуковой частоты. Если сопротивление датчика Rx изменяется в сравнительно узких пределах (2-3 порядка), применяются омметры или мосты переменного тока различных типов, в том числе с автоматическим уравновешиванием. Для измерения величин Rx, изменяющихся в широких пределах, требуются более сложные схемы, например логарифмические, позволяющие получить линейную градуировку в процентах относительной влажности. В радиозондах применяются схемы с преобразованием величины Rx в низкую звуковую частоту.

Важнейшим с практической точки зрения параметром ЭГД является степень устойчивости их характеристик. Испытания и опыт эксплуатации электролитических ЭГД в различных условиях показали наличие необратимых процессов старения. Кратковременная (в течение 10- 15 дней) и долговременная неустойчивость характеристик вызваны физическими и химическими воздействиями на электроды и влагочувствительную пленку; механизм этих процессов еще полностью не изучен. К химическим процессам можно отнести взаимодействие влагочувствительного элемента с компонентами газа, гидратацию и другие необратимые изменения пленки под воздействием влаги и электрического тока, коррозию электродов. К физическим воздействиям относятся механические повреждения пленки, ухудшение ее адгезии к подложке, загрязнение механическими примесями. Экспериментальное исследование старения хлористолитиевых датчиков показало, что основной причиной неустойчивости является воздействие повышенной влажности (ф>90-г-95%). От этого недостатка свободны ЭГД некоторых типов, например с пленкой из смеси сегнетовой и поваренной солей, а также тонкопленочные. У датчиков с пленкой ВаРг кратковременное пребывание в среде с относительной




[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]

0.4165