Օդի (և այլ գազերի) խոնավությունը չափելու լայնորեն օգտագործվող գործիքը կոնդենսացիոն խոնավաչափն է: Նրա գործողության սկզբունքն է չափել ջերմաստիճանը, որը կոչվում է ցողի կետ, որտեղից սկսվում է օդի խոնավության խտացումը:
Ինչ է օդի խոնավությունը
Հիգրոմետրը չափում է օդի խոնավության պարունակությունը, որը կարող է ներկայացվել որպես բացարձակ կամ հարաբերական արժեք: Դրանցից առաջինը պարզապես տալիս է ջրի գոլորշու զանգվածը 1 խորանարդ մետրում։ մ օդը տվյալ ջերմաստիճանում: Բայց երկրորդը ցույց է տալիս, թե օդում ջրի գոլորշին որքան մոտ է հագեցվածության վիճակին, այսինքն՝ դինամիկ հավասարակշռությանը իր հեղուկ փուլով, երբ չկա ոչ գոլորշիացում, ոչ խտացում: Այն հավասար է օդի չափված բացարձակ խոնավության և նրա բացարձակ խոնավության հարաբերակցությանը հագեցվածության վիճակում: Երբ օդում ջրային գոլորշին հագեցած է (նորից՝ տվյալ ջերմաստիճանում), այդ օդի հարաբերական խոնավությունը 100% է։ Չհագեցած ջրային գոլորշիներով օդում այն, համապատասխանաբար, ավելի քիչ է։
Ինչպես է աշխատում կոնդենսացիոն հիգրոմետրը
Օդի խոնավությունը որոշող ցանկացած սարքի աշխատանքի սկզբունքը, որպես կանոն, չափում է ինչ-որ այլ մեծություն, ինչպիսիք են ջերմաստիճանը, ճնշումը, զանգվածը կամ խոնավությունը ներծծող նյութի մեխանիկական և էլեկտրական փոփոխությունները։. Համապատասխան չափորոշմամբ և հաշվարկով այս չափված արժեքները կարող են հանգեցնել բացարձակ կամ հարաբերական խոնավության որոշմանը: Այս գործընթացում շատ կարևոր դեր է խաղում այն ջերմաստիճանը, որում տեղի է ունենում գոլորշիների հագեցվածություն, որը կոչվում է ցողի կետ: Որպես կանոն, օդի խոնավությունը որոշող ժամանակակից էլեկտրոնային սարքերը չափում են այս ջերմաստիճանը կամ տարբեր ներծծող նյութերի էլեկտրական հզորության կամ դիմադրության փոփոխությունները, որոնք այնուհետև (ավտոմատ կերպով) վերածվում են խոնավության ցուցիչների։
Խտացման խոնավաչափ սարք
Նրա աշխատանքը հիմնված է հենց օդում ջրի գոլորշու չափման վրա՝ ցողի կետի մեթոդով։ Այս մեթոդը ներառում է մակերևույթի սառեցում, սովորաբար մետաղական հայելին, մինչև մի ջերմաստիճան, որի դեպքում հայելու մակերեսի ջուրը հավասարակշռության մեջ է մակերևույթից վերև գտնվող նմուշ գազի ջրի գոլորշու ճնշման հետ: Այս ջերմաստիճանում հայելու մակերևույթի ջրի զանգվածը ոչ ավելանում է (եթե մակերեսը շատ սառն է), ոչ էլ նվազում (եթե մակերեսը շատ տաք է), այսինքն՝ հայելու վերևում գտնվող գոլորշին դինամիկ հավասարակշռության մեջ է ջրի կոնդենսատի հետ։ հայելին (գոլորշին հագեցած է):
Այս հայելին պատրաստված է լավ ջերմային հաղորդունակությամբ նյութից (ինչպես արծաթը կամ պղնձը) ևպատված է իներտ մետաղով, ինչպիսիք են իրիդիումը, ռուբիդիումը, նիկելը կամ ոսկին, որպեսզի կանխեն աղտոտումը և օքսիդացումը: Հայելին սառչում է ջերմաէլեկտրական հովացուցիչով (Peltier էֆեկտ) մինչև կոնդենսատի ձևավորումը։ Լույսի ճառագայթը, սովորաբար պինդ վիճակի լայնաշերտ լույս արձակող դիոդից, ուղղված է հայելու մակերեսին, և ֆոտոդետեկտորը վերահսկում է արտացոլված լույսը, որի հոսքը առավելագույնն է, երբ հայելու վրա խտացում չկա։
Մանկական հայելու խոնավաչափի աշխատանքի մեթոդ
Երբ հայելու հայելային մակերեսին ցողի կաթիլներ են գոյանում, արտացոլված լույսը ցրվում է: Այս դեպքում ֆոտոդետեկտոր մտնող դրա հոսքը նվազում է, ինչը հանգեցնում է վերջինիս ելքային ազդանշանի փոփոխության։ Սա, իր հերթին, վերահսկվում է անալոգային կամ թվային ջերմաէլեկտրական հովացուցիչի կառավարման համակարգով, որը պահպանում է հայելու կայուն ջերմաստիճանը ցողի կետում: Պատշաճ ձևավորված համակարգով հայելին պահպանվում է այնպիսի ջերմաստիճանում, որտեղ խտացման արագությունը ճիշտ հավասար է ցողի շերտի գոլորշիացման արագությանը: Ճշգրիտ մանրանկարչական պլատինե դիմադրության ջերմաչափը (PRT), որը տեղադրված է հայելու մեջ, չափում է դրա ջերմաստիճանն այդ կետում, որն ավտոմատ կերպով վերածվում է խոնավության ցուցանիշի:
Դիտարկված դիզայնի օդի խոնավության չափման հիգրոմետրը ներառում է նաև վակուումային պոմպ՝ գազի վերլուծված հատվածում մղելու համար, և լրացուցիչ զտիչ տարրեր կեղտոտ պայմաններում:
Դիտարկված խոնավաչափերի առավելությունները
Նման գործիքները, որոնք հիմնված են աշխատանքի պարզ սկզբունքի վրա, լայն չափման տիրույթով, բարձր ճշգրտությամբ և կայուն ընթերցմամբ, լայնորեն կիրառվում են արդյունաբերության և գիտական հետազոտությունների մեջ: Տիպիկ ցողի կետի խոնավաչափը, ի տարբերություն շատ այլ խոնավության սենսորների, կարող է լինել շատ կայուն, գործնականում մաշվածության դիմացկուն՝ նվազագույնի հասցնելով վերահաշվառման անհրաժեշտությունը: Ցողի կետի խոնավության հիգրոմետրը կարող է չափել ցողի կետը 100 °C-ից մինչև նվազագույնը -70 °C ջերմաստիճանի միջակայքում: Այս դեպքում չափման ճշգրտությունը աստիճանի տասներորդական է։
Դիտարկված դիզայնի շատ հիգրոմետրեր հագեցած են միկրոպրոցեսորային հսկողությամբ և դիմադրողական ջերմաստիճանի ցուցիչի հետ համատեղ կարող են հաշվարկել և արտաքին ցուցիչի վրա ցուցադրել խոնավության ցանկացած ցանկալի պարամետր՝ ի լրումն ցողի կետի կամ դրա փոխարեն: Բացի այդ, այս սարքերը թույլ են տալիս արդյունքների փոխանցում անլար տեխնոլոգիայի միջոցով: Բնականաբար, նման սարքերը լայնորեն օգտագործվում են որպես տարբեր արդյունաբերական համակարգերի մաս՝ տվյալների ավտոմատացված հավաքագրման և համապատասխան տեխնիկական գործընթացների վերահսկման համար:
Ինչքա՞ն կարժենա նման հիգրոմետրը: Դրա գինը, իհարկե, որոշվում է հիմնականում իրականացվող գործառույթների հավաքածուով, կախված սարքի էլեկտրոնային կառավարման համակարգի առկայությունից և բարդությունից: Այսպիսով, անշարժ կոնդենսացիոն հիգրոմետրը, որը թվային օսցիլոսկոպի տեսք ունի, արժե առնվազն $4000: Հատկապես «առաջադեմ» մոդելները կարող են արժենալ ավելի քան 10000 դոլար: ՇուկայումԴուք կարող եք գտնել նաև լիովին ֆունկցիոնալ շարժական հիգրոմետր: Դրա գինը 1-ից 2 հազար դոլար է։
Խտացման խոնավաչափերի թերությունները
Չնայած խոնավաչափերի դիտարկված համակարգը համարվում է ամենաարդյունավետը չափման գործընթացում, դրա թերությունը չափման ուղու մասերի անխուսափելի աղտոտումն է շահագործման ընթացքում:
Սառեցված հայելիներով հագեցած հիգրոմետրերը հակված են մեծացնել չափումների անճշտությունները՝ հայելու վրա նստած լուծելի և չլուծվող աղտոտիչների առկայության պատճառով: Անլուծելի մասնիկները ազդում են հայելու օպտիկական բնութագրերի վրա: Չափավոր փոշոտությունը կամ հայելու վրա չլուծվող մասնիկների հայտնվելը ապահովում է համակենտրոնացման կենտրոններ, որոնց վրա կարող է առաջանալ ցող կամ սառնամանիք՝ դրանով իսկ մեծացնելով սարքի արձագանքման ժամանակը: Լուծվող կեղտերը ազդում են հայելու վրա խտացրած խոնավությունից գոլորշու ճնշման քանակի վրա, որը փոխում է ցողի կետը: Ժամանակակից չափիչ խոնավաչափերը (առնվազն դրանց ավելի բարդ մոդելները) ներառում են «ինքնափորձարկման» գործառույթներ, որոնք թույլ են տալիս սարքին հայտնաբերել և արձագանքել աղտոտվածությանը` համապատասխան ճշգրտումներ կատարելով խոնավության հաշվարկման ալգորիթմներում:
Անկախ այս հնարավորություններից, գրեթե բոլոր խնդրո առարկա խոնավաչափերը պետք է պարբերաբար ստուգվեն և մաքրվեն:
Սառեցված հայելիային հիգրոմետրերի սպասարկում
Ի՞նչ է խորհուրդ տալիս հրահանգների ձեռնարկն այս առումով սարքի օգտագործողին: Հիգրոմետրը, որը զգայուն է կեղտի նկատմամբ, պետք է լինիպարբերաբար մաքրվի՝ ապահովելու չափումների արդյունքների կայունությունը, թեև դա կարող է մեծացնել դրա պահպանման ծախսերը: Գործիքի հայելու զննումը սովորաբար կատարվում է ներկառուցված մանրադիտակի միջոցով, իսկ դրա սպասարկումն իրականացվում է ձեռքով` չափիչ հատվածը բացելուց հետո:
Եթե հայելու մակերեսի մաքրումը կատարվում է դրա շահագործման հրահանգներում պահանջվող հաճախականությամբ, ապա այս կերպ հնարավոր է պահպանել չափումների ճշգրտությունը։ Մաքրման համար հայելու մակերեսին հարմար հասանելիությունը սովորաբար ապահովվում է օպտիկական բաղադրիչների և հայելու միջև եղած ծխնիով: Այժմ շուկայում կարող եք գտնել ցանկացած կոնդենսացիոն հիգրոմետր, որն անհրաժեշտ է սպառողին: Ստորև բերված լուսանկարը ցույց է տալիս դրա կատարման օրինակ:
Հիգրոմետրերի օգտագործումը չափագիտության մեջ
Պատշապես նախագծված և պահպանված սառեցված հայելային հիգրոմետրը ապահովում է խոնավության չափումներ ավելի մեծ ճշգրտությամբ, քան այլ հայտնի խոնավաչափեր: Նրա բնորոշ չափման ճշգրտությունը, հատկապես երբ հագեցած է ջերմաստիճանի չափման համար պլատինե դիմադրության ջերմաչափով, հայելիով և միջին հզորության մանրադիտակով հայելային մոնիտորինգի համար, այն իդեալական է դարձնում չափագիտական չափումների համար: Անլար թվային կապի ուղիներով տեղեկատվության փոխանցման հնարավորությունները լայն հնարավորություններ են բացում օդերևութաբանական տեղեկատվության հավաքագրման և մշակման համաշխարհային համակարգերում նման հիգրոմետրերի օգտագործման համար:
Օգտագործեք գործարանային լաբորատորիաներում և աղտոտված միջավայրերում
Օդի խոնավության այս չափիչը իդեալական է գործարանային կլիմայական լաբորատորիաներում դրա բացարձակ արժեքը չափելու համար: Դրանք հաճախ օգտագործվում են որպես հղումներ՝ վերահսկելու այլ գործիքների ճշգրտությունը, օրինակ՝ հարաբերական խոնավության տվիչները, որոնք օգտագործվում են շրջակա միջավայրի փորձարկման խցիկները կառավարելու համար:
Այս խոնավաչափերի կառուցման մեջ օգտագործվող նյութերի կայունությունը, ինչպես նաև դրանք բազմիցս մաքրելու հնարավորությունը հարմարեցնում են գործիքները շատ երկար սպասարկման ժամկետի համար այն միջավայրերում, որտեղ շատ աղտոտիչներ են՝ առանց տրամաչափման կորստի: Կատարման այս կայունությունը դրանք հարմար է դարձնում գազի հոսքերում օգտագործելու համար, որտեղ գազի նմուշներում աղտոտիչների բարձր մակարդակն անդառնալիորեն վնասում է խոնավության ավելի քիչ կայուն տեսակներին: Օրինակ, այս տեսակի հիգրոմետրը լայնորեն օգտագործվում է ցողի կետը վերահսկելու համար մետաղական արտադրանքի մակերեսների ջերմային կարծրացման ժամանակ հատուկ կեղտերով օդային միջավայրում: Նման դեպքերում մաքրման համար հայելու հեշտ մուտք ապահովելը հատկապես ցանկալի է։
Խոնավության զգայուն արտադրություն
Փաթեթավորման մասնագիտացված գործընթացները, որոնք պահանջվում են դեղագործական արտադրանքի, թաղանթների, ծածկույթների և այլ ապրանքների արտադրության մեջ, հաճախ վերահսկվում են սառեցված հայելային խոնավաչափերով: Կրկին, նրանց ընտրության վրա այս դեպքում ազդում է չափման ճշգրտության կայունությունը և երկար սպասարկման ժամկետը: Ավելին, քանի որ այս գործընթացները հակված են ավելի քիչ զգայուն լինելգործիքի ծախսերը, այս խոնավաչափերի բարձր արժեքը որոշիչ գործոն չէ խոնավության մոնիտորինգի սխեման ընտրելու համար:
Բարձր ջերմաստիճանի գազեր և դրանց ցողի կետերը
Հիգրոմետրի այս տեսակը հաճախ ընտրվում է շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանից բարձր ցողի կետի ջերմաստիճանը չափելու համար: Սառեցված հայելային գործիքները օգտագործվել են դեռևս 1966 թվականին՝ վերահսկելու Apollo հրթիռի ջրածնային վառելիքի բջիջները, որոնք աշխատում էին 250°C և 700 psi ջերմաստիճանում: Ներկայիս հայելիների ջերմաէլեկտրական սառեցման տեխնոլոգիաների շնորհիվ հեշտությամբ չափվում են մինչև 100 °C ցողի կետերը (և ավելի բարձր՝ մթնոլորտային ճնշումից բարձր ճնշում ենթադրելով): Նման դեպքերում հիգրոմետրի չափիչ խցիկի բոլոր մակերեսները, որոնք շփվում են գազի նմուշի հետ, պետք է ունենան ամենաբարձր ակնկալվող ցողի կետից բարձր ջերմաստիճան, հակառակ դեպքում այդ մակերեսների վրա խտացում կառաջանա, և չափումը սխալ կլինի::
Հիգրոմետրերում, որոնք նախատեսված են բարձր ջերմաստիճան գազերի ցողի կետը չափելու համար, սովորական պրակտիկա է օգտագործել թերմոստատիկ կառավարվող էլեկտրական ջեռուցիչներ՝ չափիչ խցիկի պատերը ամենաբարձր սպասվող ցողի կետերից բարձր պահելու համար: Պինդ վիճակում գտնվող օպտիկական բաղադրիչները, ինչպիսիք են լուսադիոդները և դետեկտորները, պահպանվում են իրենց անվանական աշխատանքային ջերմաստիճանում (սովորաբար 85°C)՝ կանխելու հիգրոմետրի քայքայումն ու վնասումը: Դրան կարելի է հասնել՝ ջերմամեկուսացելով այս բաղադրիչները տաքացվող չափման պալատից:
