Вологість газів у технологічних процесах звичайно вимірюють психрометричним методом.
Дія психрометричних вологомірів заснована на вимірі двох температур: температури «сухого» термодатчика, поміщеного в аналізований газ, і температури «мокрого» термодатчика, загорненого в панчоху з вологої тканини, кінець якого опущений у воду. За рахунок випару води цей термодатчик прохолоджується до температури меншої, чим температура газу. Зі збільшенням вологості газу випар іде менш інтенсивно й температура «мокрого» термометра росте. При вологості 100% вода взагалі не буде випаровуватися й температури обох термодатчиков зрівняються.
У промислових вологомірах у якості термодатчиков звичайно використовують термометри опору, включені. у схему для виміру відносини їхніх опорів, тобто відносини температур «мокрого» і «сухого» термометрів.
Із принципової схеми вологоміра видно, що вона складається із двох неврівноважених мостів, реохорда, підсилювача, реверсивного електродвигуна й пристрою, що показує. У плечі неврівноважених мостів включені відповідно «сухий» (Rc) і «мокрий» (RM) термометри Вихідний сигнал моста - напруга U2 включений зустрічно з напругою U3, що знімається про движок реохорда. Їхня різниця AU прикладена до входу підсилювача. Там вона підсилюється й пускає в хід реверсивний електродвигун. Вал електродвигуна переміщає движок реохорда й пов'язану з ним стрілку пристрою, що показує.
Стан рівноваги в схемі наступає при рівності напруг U2 і U3. При цьому ?U = 0, тому движок реохорда й стрільця приладу перестають переміщатися. Положення движка реохорода в момент рівноваги залежить від відношення напруг U1 і U2, а виходить, від відношення температур «сухого» і «мокрого» термометрів. Таким чином, положення стрілки приладу однозначно пов'язане з вимірюваною вологістю газу. Для виміру вологості рідин застосовують як спеціальні вологоміри, так і прилади, що вимірюють яку-небудь властивість рідини, якщо воно пов'язане з її вологістю. Наприклад, однієї з характеристик пульп є співвідношення рідина: тверде в її сполуці. Цю величину вимірюють звичайно плотномірами. У тих випадках, коли з пульпи віддаляється тільки рідка фаза (випарювання, фільтрування), показання плотноміра будуть визначатися змістом рідини в пульпі. У цьому випадку плотномір виконує функцію вологоміра.
У спеціальних Вологомірах для рідин використовують ємнісний і абсорбційний методи виміру.
Дія ємнісних вологоміров заснована на зміні діелектричної проникності рідини при зміні змісту в ній води. Електрична схема такого вологоміра аналогічна електричній схемі ємнісного рівнеміра. Зміна вологості рідини приводить до зміни ємності
Такими вологомірами вимірюють зміст води в нафті на нафтопереробних заводах. Діапазон виміру приладу 0-1%.
Принцип дії абсорбційних вологоміров для рідини заснований на поглинанні водою енергії випромінювання в області спектра близької до інфрачервоного.
Рідину пропускають через камеру, де через неї проходить потік випромінювання від джерела. Тому що в камері частина енергії поглинається вологою, енергія вихідного потоку буде тим менше, чим більше концентрація вологи в суміші.
Джерелом випромінювання служить лампа накалювання, приймачем - фоторезистор. Промислові аналізатори вологості служать для визначення концентрації вологи в ацетоні й спиртах від 0 до 5%.
Складність виміру вологості твердих сипучих і волокнистих матеріалів полягає в тім, що при взаємодії датчика з матеріалом може змінюватися його структура, насипна щільність і інші фактори, що істотно збільшують погрішність приладу. Тому в промисловості знайшли застосування в основному безконтактні методи виміру: оптичний і надвисокочастотний.
В оптичних вологомірах використовується зв'язок між вологістю речовини й потоком відбитого від нього випромінювання. Для одержання найбільшої чутливості застосовують випромінювання в інфрачервоній області спектра, що створюється джерелом. Відбитий аналізованим матеріалом світловий потік направляється пристроєм, що збирає, на приймач. Чим більше вологість матеріалу, тим краще він поглинає інфрачервоне випромінювання й тем менше величина відбитого потоку.
Оскільки таким методом можна виміряти вологість лише тонкого шару, вологомір звичайно застосовують для сипучих матеріалів, що транспортуються по конвеєрних стрічках.
Надвисокочастотні (СВЧ)
Надвисокочастотні (СВЧ) вологоміри використовують значне (у десятки разів) розходження електричних властивостей води й сухого матеріалу. Концентрацію вологи вимірюють по ослабленню Свч-випромінювання, що проходить через шар аналізованого матеріалу. У таких вологомірах стрічка матеріалу (наприклад, волокнистого: папір, картон) проходить між передавальною й приймальнею антенами. Передавальна антена з'єднана зі Свч-Генератором, приймальня - з вимірювальним пристроєм. Чим більше вологість аналізованого матеріалу, тим менше сигнал, що попадає у вимірювальний пристрій.
Свч-вологоміри дозволяють вимірювати вологість у широкому діапазоні (0-100%) з високою точністю.
4. Датчики й первинні перетворювачі для виміру відносної вологості
Первинні перетворювачі резистивного типу
Резистивный тип чутливого елемента (здійснюється перетворення « вологість-опір»);
Логарифмічна залежність передатної характеристики «вологість-опір»;
Вимір відносної вологості в природному діапазоні;
Малі габаритні розміри;
Стабільність у роботі довгий час;
Невисока вартість.
Застосування: гідрометри, керування вологістю.
|
Модель |
Фото |
Особливості |
|
H12K5 |
Діапазон виміру - від 20 до 90%; Опір 22 кому при 25 °C, 60%., 1 кГц |
|
|
H25K5 |
Діапазон виміру - від 30 до 90%; Опір 25кому при 25 °C, 60%., 1 кГц |
|
|
H25K5A |
Діапазон виміру - від 20 до 90%; Опір 25кому при 25 °C, 60%., 1 кГц |
Первинні перетворювачі ємнісного типу
Ємнісної тип чутливого елемента.
Висока лінійність передатної характеристики « вологість-ємність»;
Вимір відносної вологості в повному діапазоні;
Мала інерційність;
Висока точність;
Малі габаритні розміри;
Тривалий термін служби;
Застосування: метеоприбори, кондиціонери, відеомагнітофони, відеокамери, автомобільна електроніка й т.п.
|
Модель |
Фото |
Особливості |
|
818 |
Діапазон виміру - від 0 до 100%; Лінійність: ±1% у діапазоні від 10 до 90% Власна ємність 105пф±5% при 33% , 1 кГц |
Датчики для виміру вологості й температури
Резистивний або ємнісної типи чутливого елемента для визначення вологості;
Убудований терморезистор для виміру температури;
Вихідний сигнал: напруга для вологості, опір для температури.
Висока лінійність перетворення.
Температурна компенсація.
Мала інерційність.
Гарна стабільність.
Маленький розмір.
Низька вартість.
Застосування: гідрометри, керування вологістю.
|
Тип датчика |
H200M і H300М |
H500M |
H600M |
|
Тип чутливого елемента для визначення вологості |
Резистивний |
Ємнісної |
Ємнісної |
|
Чутливий елемент для визначення температури |
Терморезистор 50 кому |
Терморезистор 50 кому |
Терморезистор 50 кому |
|
Діапазон вимірюваної вологості |
10 – 95% |
0 – 100% |
0 – 100% |
|
Основна погрішність |
±5% |
±4% |
±4% |
|
Напруга живлення |
5 У ± 5% |
5 У ± 2% |
5 У ± 2% |
|
Діапазон вихідної напруги |
0 ~ 3.0 В |
0.38 ~ 0.68 В |
0.38 ~ 0.68 В |
|
Струм споживання |
Не більше 5 мА |
Не більше 1.5 мА |
Не більше 1.5 мА |
|
Робочий температурний діапазон |
0...…+60С |
0...…+50С |
-20…+70С |
|
Розмір |
34 x 22 x 13 мм |
34,5 x 22 x 12 мм |
34,5 x 22 x 12 мм |
Датчики вологості
На основі первинного перетворювача ємнісного типу (здійснюється перетворення « вологість-ємність-напруга»).
Висока лінійність перетворення.
Висока точність.
Мала інерційність.
Висока стабільність (1% у рік).
Маленький розмір.
Температурна компенсація.
Змінне захисне каніфольне покриття дозволяє використовувати датчики в поганих умовах навколишнього середовища.
Низька вартість.
Застосування: метеорологічні станції, контроль вологості у виробничих приміщеннях, пристрою для виміру відносної вологості й т.д.
|
Тип датчика |
808H5V5 |
808H5V6 |
|
Діапазон вимірюваної вологості |
0 – 100% |
0 – 100% |
|
Основна погрішність |
±4% |
±4% |
|
Напруга живлення |
5 У ± 5% |
3.3 В ± 3% |
|
Діапазон вихідної напруги |
0.8 ~ 3.9 В |
0 ~ 3.0 В |
|
Струм споживання |
Не більше 1.2 мА |
Не більше 200 мкА |
|
Робочий температурний діапазон |
-40…+85С |
-40…+85С |
|
Розмір |
12.5 x 8 x 5 мм |
12.2 x 8 x 4 мм |
|
Відстань між висновками |
2.54 мм |
2.54 мм |
