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]

что выбором конструкции, материалов и технологии изготовления датчика и газовой схемы можно уменьшить обе составляющие до ничтожно малых величин: /э примерно до 0,1 мка, In - до 0,05 мка. Имеется, следовательно, возможность измерения влагосодержаннй, значительно меньших 1 м. д.; практическими ограничениями нижнего предела являются трудности градуировки гигрометров в диапазоне микроконцентраций (см. § 11-2), а также возможность изменения фонового тока в процессе эксплуатации гигрометра.

Для измерений микроконцентраций влаги кулоно-метрическими гигрометрами применяется циклический метод, заключающийся в дискретных измерениях, выполняемых на отдельных пробах газа в течение вре-. мени t„, и определении количества электричества Q,

прошедшего через чувствительный элемент

В первоначальном варианте данного метода [Л. 0-1] электролиз вели в течение времени, необходимого для того, чтобы ток через датчик стал равным току фона (/=/ф), а влажность газа определяли в результате деления величины Q. на объем V пробы газа. В гигрометрах ОКБА, основанных на циклическом методе, газ с точно стабилизированным расходом непрерывно проходит через чувствительный элемент, электроды кото--рого периодически через равные промежутки времени отключаются от источника тока на время, используемое для накопления влаги во влагочувствительной пленке. Электронный интегратор (операционный интегрирующий усилитель) дает выходное напряжение, пропорцио- нальное величине Q, а следовательно, и влажности исследуемого газа.

Из уравнения статической характеристики кулонометрического гигрометра следует, что его основная погрешность равна сумме погрешностей измерения силы тока / электролиза и измерения (или регулирования) расхода q газа. Важной составляющей систематической погрешности может стать также погрешность бп, обусловленная неполнотой поглощения влаги чувствительным элементом. Погрешность бп можно минимизировать оптимальным выбором размеров датчика и величины q. Составляющую систематической погрешности, связанную с фоновым током, принимают во внимание лишь 300



при измерениях микроконцентраций влаги. Важнейшие дополнительные погрешности обусловлены колебаниями температуры и давления газа.

Динамические свойства кулонометрических гигрометров определяются запаздыванием и инерционностью газоподводящей системы и влагочувствительного элемента. Инерционность газового тракта зависит от скорости газа, внутреннего объема коммуникаций и элементов тракта, а также от материала, из которого они изготовлены. Как уже отмечалось, эта величина у коммуникаций из фторопласта и нержавеющей стали во много раз меньше, чем у медных и особенно алюминиевых. Постоянная времени кулонометрического чувствительного элемента по [Л. 8-27] прямо пропорциональна площади сечения сорбента и обратно пропорциональна квадратному корню произведения измеряемой влажности, удельной проводимости сорбента и напряжения, приложенного к электродам. Температура газа, от которой зависит проводимость сорбента, оказывает большое влияние на быстродействие датчика. Так, при понижении температуры с 30 до -6°С постоянная времени увеличивается почти на порядок. Постоянная времени кулонометрического датчика при понижении влажности газа больше, чем при ее повышении. У серийных приборов она равна соответственно 2-4 и 1,5-2,5 мин.

Опыт эксплуатации кулонометрических гигрометров показывает, что основным источником отказов является чувствительный элемент. Одной из основных причин выхода из строя является образование между электродами «мостиков» из платиновой черни, . замыкающих электроды накоротко и загрязняющих канал. Образованию «мостиков» платиновой черни в значительной мере способствует работа датчика при повышенных влагосодержаниях; длительная работа в таких условиях, а также кратковременные перегрузки по влажности существенно сокращают срок службы датчиков. Кроме того, указанному процессу содействует озон, выделяющийся в полости датчика, например, при его регенерации ортофосфорной кислотой. Значительно меньший процент отказов обусловлен дефектами и повреждением отдельных элементов датчиков.

Важнейшим внешним фактором, вызывающим явные и «скрытые» отказы (под последними подразумевается увеличение погрешности без выхода из строя), является



наличие в анализируемом газе некоторых примесей. Нормальная работа кулонометрического датчика возможна лишь в газовых смесях, которые не содержат компонентов, вступающих в реакцию с веществом сорбента или агрессивных по отношению к материалам деталей датчика, соприкасающихся с газом. К такого рода опасным компонентам относятся щелочные составляющие, примеси аммиака и аэрозоли, содержащие щелочи, ацетон, спирты, разлагающиеся на активной пленке с образованием эфиров и воды, полимеризую-щиеся компоненты углеводородных газов - газообразные непредельнЬш углеводороды, фтористый водород,, разрушающий при электролизе материал анода, и некоторые другие соединения. Полимеризация примесей на пленке сорбента или реакции с ней, засорение механическими примесями или обволакивание пленкой масла вызывают «проскоки» влаги, а затем полный выход из строя датчика. Чувствительный элемент кулонометрического гигрометра является восстанавливаемым изделием - после выхода из строя его можно регенерировать по методике, предписанной изготовителем.

Для датчиков на пластмассовой основе характерно уменьшение времени наработки на отказ после каждой регенерации. От этого недостатка свободны датчики на стеклянной основе, у которых допустима многократная -регенерация. Надежность этих датчиков, значительно выше надежности датчиков на пластмассовой основе.

Если не считать отмеченных недостатков (чувствительность к некоторым примесям и необходимость точной стабилизации расхода газа), кулонометрические датчики имеют ряд преимуществ по сравнению с ЭГД -других типов. К важнейшим относятся широкие пределы измерений, возможность работы в широком диапазоне температур и давлений, независимость основной характеристики от химического состава анализируемой смеси (за- исключением «вредных» примесей), величины напряжения источника питания, формы и размеров электродов и влагочувствительной пленки. Кулонометрические датчики взаимозаменяемы и не требуют новой градуировки после регенерации. Они имеют естественную выходную величину, удобную для измерения простыми техническими средствами; эта величина пропорциональна влагосодержанию анализируемого газа, если стабилизированы его параметры.




[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]

0.0442