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]

влажностью <p=100% и длительное с ф=977о не оказы-, вало влияния на характеристики датчика. У полосковых ЭГД существенное улучшение кратковременной устойчивости достигалось использованием в качестве связующего смеси поливинилового спирта с желатином при изготовлении основания из оргстекла. Для повышения устойчивости характеристик предлагались также различные режимы искусственного старения, хранение хлористолитиевых ЭГД в атмосфере с влажностью, близкой к нулю (например, в контейнерах с силикагелем), а также специальные рецептуры влагочувствительной пленки и методики изготовления ЭГД. В целом, однако, задача предотвращения старения электролитических ЭГД не решена до настоящего времени. Хотя у некоторых датчиков характеристики не меняются в течение нескольких месяцев и даже лет, нет уверенности в устойчивости характеристик всех типов и даже всех экземпляров одного типа ЭГД. Нередко предприятия-изготовители ЭГД рекомендуют периодически (через 2-3 мес.) проверять градуировку и в случае необходимости корректировать ее. Это, разумеется, препятствует широкому производственному, использованию подобных ЭГД.

8-2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СОРБЦИОННЫЕ ДАТЧИКИ

Сорбцнонные ЭГД можно разделить на адсорбционные и абсорбционные. В первых используется явление адсорбции влаги внешней поверхностью материала в виде тонкого слоя, а объектом измерения являются электрические характеристики этой поверхности (например, поверхностное сопротивление), обусловленные наличием на ней водной пленки с ионами водорастворимых веществ. В ЭГД второй группы чувствительный элемент представляет собой тонкий слой влагочувствительного материала на водостойкой подложке или определенный объем капиллярнопористого материала. Механизм дей-стия датчиков второй группы аналогичен: водяной пар, содержащийся в газе, поглощается капиллярами всего объема чувствительного элемента и изменяет его объемные электрические характеристики. Приведенное подразделение сорбционных ЭГД на две группы несколько условно. Образование на поверхности водной пленки у некоторых материалов сопровождается увлажнением примыкающих к поверхности слоев материала, электри-276



ческие характеристики которых также влияют на результат измерения.

Статическая характеристика абсорбционных ЭГД - зависимость выходной электрической величины от значения измеряемой влажности газа - определяется двумя функциями:

а) зависимостью влагосодержания материала чувствительного элемента от влажности воздуха, т. е. изотермами сорбции и десорбции материала этого элемента;

б) зависимостью измеряемой электрической величины (сопротивления в цепи постоянного или переменного тока, емкости, тангенса угла диэлектрических потерь и т. п.) от влагосодержания чувствительного элемента; характер этой зависимости был рассмотрен в первой части книги.

Равновесная влажность материала является его индивидуальной характеристикой; поэтому статическая характеристика, даже у ЭГД одного типа, имеющих влаго-чувствительные элементы из различных материалов, не совпадает. Ее можно вычислить, если известны указанные выше две функции, но на практике ЭГД градуируют эмпирически..

Как уже отмечалось выше, поверхностное сопротивление измеряется, строго говоря, только у тех ЭГД, у которых тонкая водная пленка образуется на гладкой поверхности водостойкого непористого диэлектрика (стекла, кварца, некоторых видов обожженной керамики и т. д.). Достоинствами таких ЭГД являются резкие изменения поверхностного сопротивления с влажностью и малая инерция; поверхностное сопротивление можно измерять при постоянном токе. Однако это- сопротивление зависит от состояния поверхности диэлектрика и очень чувствительно ко всякого рода загрязнениям поверхности и наличию в воздухе паров аммиака, спирта, ацетона и других полярных жидкостей.

По указанным причинам ЭГД чисто адсорбционного типа не нашли широкого применения. Подложкой датчиков вначале служили преимущественно стекла различных сортов; иногда их предварительно подвергали обработке- термической или другой. В современных ЭГД предпочтение отдают кварцу, чаще плавленому. На поверхность кварцевой пластины напыляют электроды из благородных металлов, например, гребенкообразной формы,



Значительно, больше распространены ЭГД с пористым диэлектриком, у которых основным процессом является адсорбция влаги на внутренней поверхности пор. Датчики этого типа более инерционны, чем чисто адсорбционные, но обладают более устойчивыми характеристиками. Известно большое количество ЭГД этого типа, имеющих в качестве влагочувствительного элемента тонкие слои разнообразных пористых материалов; рассмотрим некоторые примеры. Датчики, разработанные ВНИКИ «Цветметавтоматика» [Л. 8-9], имеют чувствительный элемент в виде пластины из микропористого эбонита (пористость около 5в% при диаметре пор до 0,5 мкм) толщиной 0,3 мм; на поверхность пластины напылением нанесены электроды. Серийно выпускаемый гигрометр с датчиком этого типа, термостатированным при температуре 40±.2°С. предназначен для измерения абсолютной влажности в пределах 1-10 г/м.

Стабильность характеристики датчика обеспечивается тем, что измерения производятся на постоянном токе при плотности тока, не превышающей 10~ а/см\

Для увеличения чувствительности датчика при измерении низких значений абсолютной влажности (0,1- 0,8 г/см) чувствительный элемент пропитывали водным раствором хлористого лития. Проводимость пропитанного датчика определяется не только проводимостью пленки воды, адсорбированной поверхностью пор, но и электролитической проводимостью раствора LiCl, заполняющего поры; такой датчик является сорбциоино-электро-литическим. Однако долговременная стабильность характеристики такого датчика оказалась недостаточно удовлетворительной.

Другие сорбцнонные ЭГД имеют в качестве чувствительного элемента диск из бутирата ацетилцеллюлозы или других эфиров целлюлозы, толщина которого не превышает одного или нескольких десятков микрометров. Электродами служат влагопроницаемые слои графита, нанесенные на обе поверхности диска.

В другом варианте электроды представляют собой слои пористого диэлектрика, содержащие матрицу тонко диспергированных частиц графита. Выходной величиной датчика является электрическая емкость. В качестве влагочувствительного материала нередко используют твердые сорбенты. В датчиках конструкции автора [Л. 0-1] основанием служил цилиндр из органического стекла, на




[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]

0.0361