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]

Гийности чувствительногб элемента * кулоНоМеТричеСкий метод можно рассматривать как абсолютный, допускающий возможность расчетной градуировки гигрометров.

Основной элемент гигрометра - кулонометрический датчик - имеет различные конструктивные исполнения. Наиболее старая и распоостраненная модификация - трубчатый да1чик рис. 8-9,а) - состоит из цилиндри-




j I I I I till


t t t I t t t

Рис. 8-9. Устройство чувствительных элементов кулонометрического

датчика.

а - с пластмассовым основанием: б - со стеклянным основанием; е - диффузионного; / - корпус; 2 - электроды; 3 - пленка PsOs, 4 - выводы; 5 - диффузионный барьер; 6 - изоляционный стержень.

ческой втулки из пластмассы (обычно тефлона-фторо-пласта-4), на внутренней поверхности которого закреплены два проволочных (платиновых) электрода в виде параллельных геликоидальных спиралей. На поверхности между электродами нанесена пленка частично гид-ратированной пятиокиси фосфора. Фторопластовая трубка закрепляется в корпусе (пластмассовом или металлическом) с контактами для соединения датчика с измерительным устройством. Геометрические размеры чувствительного элемента и расход газа подбираются так, чтобы обеспечить полное извлечение влаги из газа

Под эффективностью датчика подразумевается отношение количества влаги, поглощенного датчиком, к полному количеству влаги в прошедшем через датчик объеме газа.



при заданном верхнем пределе измерения. У «стеклянных» чувствительных элементов влагопоглощающее вещество нанесено на подложку из стекла. Применение стеклянного основания (или корпуса) уменьшает возможность коротких замыканий между электродами и проникновения водяного пара через пластмассовую оболочку, обладающую некоторой пористостью. На рис. 8-9,6 показана конструкция стеклянного чувствительного элемента. Платиновые электроды, между которыми нанесена пленка РгОб, вплавлены во внутренний канал стеклянной трубки; выводы электродов также вплавлены в стекло.

Известны и другие конструктивные исполнения стеклянного элемента, например в виде .U-образной стеклянной капиллярной трубки, закрепленной в пластмассовом основании, или кварцевого стержня, несущего на своей внешней поверхности электроды и пленку. Стержень закреплен по оси цилиндрического полого корпуса из нержавеющей стали [Л. 8-24]. Если корпус (или часть его) изготовлен из стеклянной трубки, можно визуально контролировать состояние влагосорбирующей пленки и электродов.

В одной из последних конструкций [Л. 8-25] на по-\ верхность круглого диска из отожженного стекла наносят техникой печатных схем электроды (платиновые с родиевым покрытием) в виде четырех групп параллельных дугообразных элементов.

Для измерений влагосодержаний выше 1 ООО ,м. д., в частности для метеорологических измерений влажности воздуха, был разработан [Л. 8-26] диффузионный датчик, в котором часть влаги из исследуемого газового потока диффундирует сквозь пористый гидрофобный барьер, а затем подвергается электролизу. Скорость диффузии ие зависит от скорости воздуха; в диффузионном гигрометре отпадает необходимость в регуляторе расхода газа, так как его функции выполняет диффузионный барьер. Зависимость силы тока электролиза от влагосодержания у диффузионного датчика линейна в широких пределах; его недостаток - существенное увеличение инерционности, особенно в диапазоне низких влагосодержаний. Основной величиной, влияющей- на диффузию водяных паров, является температура. Температурная погрешность диффузионного гигрометра составляет 0,6-0,77р на 1 X.



у диффузионного чувствительного элемента (рис. 8-9,е) электроды и пленка PgOs расположены на внеш.пей поверхности стеклянного или фторопластового стержня, а диффузионным барьером служит коаксиальная со стержнем перфорированная трубка из фторопласта.

В последние годы предложено много усовершенствований конструкций и технологии изготовления кулонометрических датчиков [Л. В-3]. К важнейшим относятся замена традиционных платиновых электродов родиевыми (проволока из чистого родия, сплавов Rh--Pt, Rh--Ir или платиновая с родиевым покрытием). Родиевые элек-

Выход 1 газа \

2 3 I, 5 HS

газа

Выход газа

Рис. 8-10. Газовая схема кулонометрического гигрометра.

троды повышают срок службы датчиков благодаря предотвращению возникновения платиновой черни в междуэлектродном пространстве и устраняют погрешности от рекомбинации водорода с кислородом в воду. В процессе рекомбинации, который имеет место особенно при высоких концентрациях водорода в исследуемом газе, платина может играть роль активного катализатора; родий обладает меньшей каталитической активностью.

Некоторые исследователи считают преувеличенной опасность образования «вторичной воды»; экспериментальные данные, полученные в (Л. 8-27], свидетельствуют о возможности пренебрежения этой погрешностью при измерении влажности водорода в широких пределах датчиком с платиновыми электродами.

Рассмотрим типовую газовую схему кулонометрического гигрометра на примере прибора для низких дав-




[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]

0.0932