Системы автоматического регулирования

Г) Метод диэлетрической проницаемости

В) Кондуктометрический метод измерения влажности твердых тел

Б) Метод точки росы

А) Психометрический метод измерения влажности газов

Датчики – два мерных термометра сопротивления, один из них влажный т.е. тепловоспринимающая часть его постоянно увлажнена и соприкасается с гидростатическим телом, всасывающим воду. При испарении влаги у первого термометра температура меньше, чем температура второго термометра сопротивления, который называется сухим. При этом образуется психометрическая разность равная разности температур сухого и влажного термометра (t_сух - t_вл)

Психометрическая разность является мерой относительной влажности контролируемой газовой среды, которая определяется как:

φ=P_вл-A (t_сух-t_вл)/P * 100%

φ - относительная влажность, %

P_вл, P _сух – упругость паров, насыщающих контролируемую среду при температуре влажного и сухого термометра соответственно.

A - коэффициент, который зависит от свойств контролируемой среды и от скорости отдувания данной средой влажного термометра.

Данный принцип реализовывается в следующей схеме автоматического 2-го психометра (влагомера)

Схема состоит из 4-х плеч с сопротивлениями R _1, R _2, R _с, R1. Измерительная диагональ включает дополнительное сопротивление R _р

R1 - общее для обоих мостов

Оба моста питаются напряжением переменного тока 6,3В от источника, подключенного к питающей диагонали обоих мостов.

U _вс = U _а0 – U _ас

Данное напряжение подается в усилитель УС и поступает в РД(приходит во вращение, перемещает стрелку и движение потенциометра R _р изменяя потенциал в точке в. до тех пор пока U _­вс не станет = 0, следовательно двигатель остановится. (прибор реализует данную схему АПВ-2)

В данном методе при измерении влажности газов параболическое зеркало датчика непрерывно охлаждается. При невысокой температуре на его поверхности начинает образовываться влага (выпадает роса) и зеркало мутнеет. Моментальное помутнение зеркала контролируется с помощью ослабления яркости отражения от него светового луча. Данная температура зеркала, при котором оно мутнеет, называется точкой росы и является мерой относительной влажности контролируемой среды. Приборы реализующие данный принцип называют влагомерами «Роса».

Твердое тело представляет собой капиллярно пористое вещество, заполненное влагой. От количества влаги зависит удельное сопротивление данного материала. В абсолютно сухом виде твердое тело является диэлектрикам с удельным сопротивлением равным 10¹⁰ Ом/см. При увлажнении твердого тела оно является проводником с удельным сопротивлением равным 10² Ом/см.

Зависимость сопротивления твердого тела от влажности:

R_х= A / Wⁿ

A - коэффициент, который характеризует свойства твердого тела

W - коэффициент, учитывающий влажность

lgR_х=f(W)

1 участок – W=2-30% характеристика практически линейна т.е величина R _х

зависит от влажности материала.

2 участок - 30-50% - R _х зависит от ряда других факторов (наличие электролитов). Характеристика нелинейная, поэтому данные влагомеры применяют при W=2-30%.

Конструкция влагомера. Состоит из 2-х металлических пластин, между которыми размещен конструкционный материал. Данный преобразователь включается в одно из плеч мостов измеряемой схемы. При изменении W, изменяется R _х, напряжение в измерительной диагонали моста, которая является мерой влажности испытываемого образца. Поэтому данный метод применяется в лабораторной практике (подготовка образца).

Емкосный метод измерения влажности основанный на принципе использования зависимости между влажностью вещества и его диэлектрической проницаемостью. В качества датчиков используются плоские или цилиндрические конденсаторы, в электрическое поле которых вводиться исследуемое вещество. Поскольку диэлектрическая проницаемость воды равная 81, а для большинства сухих материалов эта величина равная 2-10 единицам, то даже небольшие изменения влажности существенно влияют на диэлектрическую проницаемость вещества. Конструкция датчика влажности зависит от свойств контролируемых веществ. Емкосныя датчики влажности питаются на частотах от 50 Гц к нескольких десятков мегагерц.

Схема высокочастотного безконтактного концентратомера

1 - Источник напряжения высокой частоты

2 - Измеительные ячейки любого типа

3 - усилитель

4 - вторичный прибор

В ячейках каждого типа при измерении концентрации электропроводных сред контролируемым параметром является удельная электропроводность.При измерении концентрации не электропроводящих сред параметром является диэлектрическая проницаемость, т.к. ЭДС воды намного выше, чем у др. веществ, то в данном случае измерительная ячейка будет измерять диэлектрическую проницаемость воды и будет служить для измерения влажности различных органических веществ и прибор именуется - дихотометром.