Higròmetre de condensació. Un higròmetre per mesurar la humitat

A comuna instrument per mesurar la humitat (i altres gasos) condensar un higròmetre. El seu principi de funcionament consisteix a mesurar la temperatura cridat el punt de rosada, en què la condensació d'humitat comença aire.

Quina és la humitat

Higròmetre mesura el contingut d'humitat de l'aire, que és un valor absolut o relatiu pot ser representat. El primer d'ells proporciona una gran quantitat de vapor d'aigua en 1 cu. m d'aire a una temperatura donada. Però la segona mostra com el vapor d'aigua en l'aire prop de l'estat de saturació, és a dir, l'equilibri dinàmic amb la seva fase líquida - .. Quan no evaporació o condensació. És la relació de la humitat absoluta mesura a la seva pròpia humitat absoluta a la saturació. Quan el vapor d'aigua en aire saturat (de nou, a una temperatura donada), la humitat relativa de l'aire és 100%. Al mateix aire no saturat amb vapor d'aigua és corresponentment menor.

Com funciona el higròmetre de condensació

El principi de funcionament de qualsevol dispositiu per determinar la humitat de l'aire, en general implica el mesurament d'alguna altra quantitat tal com la temperatura, la pressió, el pes o canvis mecànics i elèctrics en la substància, un absorbent de la humitat. Per calibratge i el càlcul apropiat dels valors mesurats pot conduir a la determinació de la humitat absoluta o relativa. paper molt important en aquest procés és la temperatura a la qual la saturació es produeix vapor anomenat punt de rosada. Típicament els dispositius electrònics moderns per a la determinació de la humitat de l'aire es mesura a aquesta temperatura o un canvi en la capacitància elèctrica o la resistència de diversos agents d'absorció d'humitat i després es tradueixen (automàticament) en els indicadors d'humitat.

La condensació higròmetre: dispositiu

El seu funcionament es basa en el mesurament del contingut de vapor d'aigua en l'aire pel punt de rosada. Aquest mètode inclou el refredament de la superfície, generalment miralls metàl·lics, a una temperatura a la qual l'aigua a la superfície del mirall està en equilibri amb la pressió de vapor d'aigua en el gas per sobre de la superfície de la mostra. A aquesta temperatura, la massa d'aigua a la superfície del mirall o bé augmenta (a la superfície massa fred) o disminueix (si la superfície és massa calenta), t. I vapor per sobre del mirall es troba en equilibri dinàmic amb l'aigua de condensació en el mirall (vapor saturat).

Tal mirall està fet d'un material amb bona conductivitat tèrmica (tal com plata o coure) i està coberta per una capa de metall inert, tal com el iridi, el rubidi, de níquel o d'or per evitar el desenllustrament i l'oxidació. El mirall és refredat per un refredador termoelèctric (efecte Peltier) abans de la formació de condensat. Un feix de llum, generalment d'un sòlid díode emissor de llum de banda ampla es dirigeix a la superfície del mirall, i un fotodetector supervisa el flux de llum reflectida que és màxima en absència de la condensació en el mirall.

Un mètode de funcionament d'un higròmetre mirall refredat

Quan les gotes de rosada formen sobre la superfície del mirall del mirall, la llum reflectida es dispersa. Per tant el seu flux que entra al fotodetector es redueix, resultant en un canvi de l'últim senyal de sortida. Això, al seu torn, està controlat per un sistema de control analògic o digital d'un refrigerador termoelèctric, que manté una temperatura del punt de rosada de mirall estable. Amb un mirall sistema ben dissenyat es manté a una temperatura a la qual la velocitat de condensació és exactament igual a la velocitat d'evaporació de la capa de rosada. Exact miniatura platí termòmetre de resistència (PRT), muntat en el mirall, que mesura la temperatura en aquest punt, que es converteix automàticament en la lectura de la humitat.

Un higròmetre per mesurar la humitat de l'estructura sota consideració també inclou una bomba de buit per bombar una porció del gas a analitzar, i els elements de filtrat addicionals en condicions de brutícia.

Beneficis considerats higròmetres

Aquests dispositius, basats en un principi simple de treballar amb una àmplia gamma de la mesura, d'alta precisió i lectures estables, àmpliament utilitzats en la indústria i la investigació. higròmetre de condensació Típica, a diferència de molts altres sensors d'humitat pot fer-se molt estable, gairebé no susceptible al desgast, el que minimitza la necessitat de recalibració. higròmetre de punt de rosada d'humitat es pot mesurar en un rang de temperatura de 100 ° C a un mínim a -70 ° C. En aquest cas, la precisió del mesurament d'unes poques dècimes de grau.

Molts dissenys considerats higròmetres estan controlats per microprocessador i combinat amb un sensor de temperatura resistiu pot ser calculat i la sortida a una pantalla externa qualsevol humitat paràmetres desitjats a més de o en lloc del punt de rosada. A més, aquests dispositius li permeten transferir els resultats de l'ús de les tecnologies sense fils. Naturalment, aquests dispositius són àmpliament utilitzats en les diverses aplicacions industrials de recollida i gestió de la tecnologia de procés corresponent de dades automatitzada.

El cost d'un higròmetre similar? El seu preu, per descomptat, està determinada principalment per un conjunt de funcions implementades, depenent de la disponibilitat i de la complexitat del sistema de control de dispositiu electrònic. Per tant, l'higròmetre de condensació estacionària, s'assembla a un oscil·loscopi digital, val a $ 4.000. Especialment model de "avançada" pot costar més de 10 000 dòlars. Al mercat es poden trobar i higròmetre portàtil bastant funcional. El seu preu oscil·la d'1 a 2 mil. Dòlars.

Desavantatges dels higròmetres de condensació

Mentre sistema considerat higròmetres es considera el més eficaç en el procés de mesurament, la desavantatge és la contaminació inevitable dels components de la ruta de mesurament durant l'operació.

Higròmetres equipades van refredar miralls tendeixen a augmentar els errors de mesurament causa de la presència d'impureses solubles i insolubles dipositats sobre el mirall. partícules insolubles afecten les característiques òptiques del mirall. pols moderada o l'aparició de partícules insolubles en el mirall asseguren centres de concentració disponibilitat que poden formar rosada o gebre, millorant així el temps de resposta del dispositiu. impureses solubles afecten la magnitud de la pressió de vapor de la humitat condensada en el mirall, que desvia el punt de rosada. higròmetre de mesurament Modern (almenys en els seus models més sofisticats) inclouen la funció de "auto-test", que permeten que el dispositiu per detectar i respondre a la contaminació mitjançant la introducció de modificacions apropiades per als algoritmes d'humitat Indicadors de càlculs.

Independentment de si aquestes característiques pràcticament tots considerats higròmetres necessiten la inspecció i la neteja periòdica.

Servei amb un relaxat higròmetres mirall

Recomana que l'usuari del dispositiu en el sentit de les seves instruccions. Indicadors d'humitat, que és sensible a la contaminació, s'ha de netejar periòdicament per assegurar l'estabilitat dels resultats de mesura, encara que això pot incrementar el cost del seu manteniment. Mirall instrument d'inspecció es realitza normalment a través d'un microscopi i manteniment, integrada - manualment després de l'obertura de la càmera de mesurament.

Si la neteja de la superfície del mirall es realitza requerit en les instruccions de funcionament de freqüència, el que pot estalviar la precisió del mesurament. El fàcil accés a la superfície del mirall a la seva purificació en general es proporciona entre la frontissa i el mirall components òptics. Al mercat ara es pot trobar qualsevol higròmetre de condensació de consum desitjat. La foto de sota mostra un exemple de la seva execució.

Els higròmetres ús en metrologia

Un adequadament dissenyat i operat amb un higròmetre de mirall refredat proporciona el mesurament d'humitat amb una precisió de diversos ordres de magnitud més gran que permeti que altres mesuradors d'humitat populars. La seva exactitud inherent dels mesuraments, especialment quan està equipat amb un termòmetre de resistència de platí per al mesurament de la temperatura, el mirall i la potència mitjana del microscopi per supervisar l'estat del mirall, el que és ideal per a la metrologia. Les possibilitats de transmetre informació a través digitals sense fils canals de comunicació obre àmplies possibilitats d'ús d'aquests higròmetres en els sistemes mundials de la recollida i processament de la informació meteorològica.

L'ús de laboratoris de fàbrica i ambients contaminats

Aquests dispositius per a la determinació de la humitat atmosfèrica és ideal per mesurar el valor absolut dels seus laboratoris climàtiques de fàbrica. Sovint s'utilitzen com estàndards per al control de precisió d'altres instruments, com ara sensors d'humitat relativa usats per controlar les càmeres d'assaig climàtiques.

Les característiques d'estabilitat dels materials utilitzats en aquests dissenys higròmetres i la possibilitat de fer múltiples dispositius de neteja molt adequats per al servei a llarg termini en ambients amb la majoria dels contaminants sense pèrdua de calibratge. Aquest característiques d'estabilitat que les fa adequades per al seu ús en corrents de gas on els alts nivells de contaminants en mostres de gas tenen una tipus menys estables de sensors d'humitat d'efecte irreversible perjudicial. Per exemple, aquest tipus higròmetres són àmpliament utilitzats per controlar el punt de rosada durant thermostrengthening superfícies d'articles de metall en l'aire amb spetsprimesyami. En aquests casos, proporcionant un fàcil accés al mirall per a la neteja particularment desitjables.

producció sensible a la humitat

tecnologies de procés d'envasament especialitzades requerides en la fabricació de productes farmacèutics, pel·lícules, revestiments i altres productes sovint controlats amb higròmetres de mirall refredat. Un cop més, la seva elecció en aquest cas, afecta l'estabilitat de la precisió del mesurament i llarga vida útil. A més, atès que aquests processos tendeixen a ser menys sensible als costos d'instrumentació, dades higròmetres d'alt cost no és el factor determinant en la selecció de circuit de monitorització de la humitat.

gas d'alta temperatura i el punt de rosada

Higròmetres d'aquest tipus es tria sovint per al mesurament de temperatures del punt de rosada per sobre de la temperatura ambient. Els dispositius amb miralls refredats s'utilitzen ja en 1966 anys per a la cèl·lula de combustible d'hidrogen seguiment de míssils Apollo que operen a una temperatura de 250 ° C i una pressió de 700 psi. Amb la tecnologia de refrigeració termoelèctrica punt mirall rosada d'avui a 100 ° C (o més alt, sempre que una pressió superior a l'atmosfèrica) es pot mesurar fàcilment. En aquests casos, totes les superfícies higròmetre mesurament de compartiment, en contacte amb el gas de mostra ha de tenir una temperatura per sobre del punt de rosada més alt esperat, en cas contrari es produeix la condensació en aquestes superfícies, i el mesurament serà errònia.

Els higròmetres per mesurar el punt que el gas d'alta temperatura de rosada, la pràctica convencional és l'ús d'escalfadors elèctrics amb un controlador de temperatura per mantenir la temperatura paret de la cambra de mesurament per sobre dels punts de rosada més alts esperats. components òptics d'estat sòlid com ara díodes emissors de llum i detectors, es manté a una temperatura de funcionament nominal (típicament 85 ° C) per evitar danys i falla higròmetre rendiment. Això pot aconseguir-se per l'aïllament tèrmic d'aquests components des del compartiment de mesura escalfat.