Психрометрический и гигроскопический методы контроля влажности
Датчик влажности – это устройство, которое предназначено для измерения и преобразования значения относительной влажности в цифровой сигнал и/или стандартный сигнал напряжения.
При контроле влажности смесей газов и воздуха используются:
- Психрометрический метод.
- Гигроскопический метод.
- Электролитический метод.
- Метод точки росы.
Самым простым и надежным методом контроля влажности является психрометрический. Для его осуществления применяется психрометр Августа, который состоит из двух одинаковых термометров, закрепленных на общем основании. Чувствительный элемент одного из термометров обернут тканью, свободный конец которой опущен в резервуар с водой. По капиллярам ткани вода поднимается, баллон термометра смачивается водой, этот термометр называется мокрым, а второй сухим. Благодаря испарению воды рабочая жидкость в мокром термометре охлаждается. Таким образом показания мокрого термометра становятся ниже показаний сухого. Данная разность называется психрометрической разностью. Чем воздух суше, тем больше данная разность. Относительная влажность определяется по показаниям двух термометров по психрометрической таблице. Главный недостаток такого способа измерения - незащищенность чувствительных элементов от лучистого теплообмена. Более совершенным прибором является психрометр Ассмана. В данном случае оба термометра заключены в металлическую трубку, через которую при помощи вентилятора прокачивается воздух.
Гигроскопический метод основан на том, что некоторые материалы с изменением влажности изменяют свои линейные размеры, что используется в современных гигрометрах и гигрографах. Гигрограф представляет собой самопишущий прибор для измерения относительной влажности, который используется в метеорологии и санитарной технике. Чувствительный элемент гигрографа представляет собой пучок обезжиренных человеческих волос, капроновую нить или круглую мембрану, которая изготавливается из специально обработанной гигроскопической пленки. Изменение относительной влажности воздуха способствует прогибу мембраны или изменению длины пучка волос, преобразующихся передаточным механизмом в перемещение стрелки с пером по диаграммной ленте, которая приводится в движение часовым механизмом или двигателем.
Электролитический метод измерения влажности и метод точки росы
Электролитический метод измерения влажности основан на свойствах солей поглощать влагу из окружающей среды с последующей диссоциацией молекул на ионы и изменением электрической проводимости. На рисунке ниже представлен пример схемы электролитического преобразователя, использующегося для автоматизации систем кондиционирования воздуха.
Рисунок 1. Электролитический преобразователь. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В самом простом виде преобразователь представляет собой подложку из изоляционного материала, на которую наносится слой соли, а к нему подводятся электроды для подачи питания. В большинстве случае используется хлорид лития. Датчик включается в мостовую измерительную схему вторичного прибора. Температурная погрешность датчика компенсируется при помощи терморезисторов Rt1 и Rt2. Потенциометр R5 является задатчиком относительной влажности. Потенциометрами R4 и R6 измерительный мост настраивается в процессе изготовления и тарировки прибора. В случае изменения относительной влажности на выходе измерительного моста формируется сигнал, который управляет выходным реле. Через контакты К выходным реле формируется сигнал на исполнительные механизмы, которыми обеспечивается стабилизация регулируемого параметра.
Потенциометр – это измерительный прибор, который предназначен для определения напряжения посредством сравнения двух различных напряжений или электродвижущих сил при помощи метода компенсации.
Метод точки росы основан на зависимости температуры, при которой из окружающего газа или воздуха выпадают капельки влаги, от относительной влажности. Упрощенная схема такого преобразователя изображена на рисунке ниже.
Рисунок 2. Схема преобразователя. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Здесь: 1 - цилиндр; 2 - термопара; HL - источник света; BL - фотопреобразователь; К1, К2 - контакты реле; КСП - автоматический электронный потенциометр; Rн - нагревательный элемент.
Через цилиндр пропускается хладоноситель, охлаждающий его стенки. До тех пор, пока не достигнута температура точки росы, лучи от источника света отражаются от поверхностью цилиндра и попадают на фотопреобразователь. Как только поверхность цилиндра охладится до температуры точки росы, на ней выпадает влага, световой поток ослабляется, что приводит к снижению тока через обмотку реле, оно отключается, а контакты замыкаются. Первый контакт подключает пару к автоматическому потенциометру и происходит измерение температуры точки росы, то есть относительной влажности. Нагревательный элемент получает питание, нагревает хладоноситель, влага удаляется с цилиндра и прибор приходит в исходное состояние.
