Измерение влажности психометрическим влагомером

В промышленных влагомерах в качестве термодатчиков обычно используют термометры сопротивления, включенные. в схему для измерения отношения их сопротивлений, т.е. отношения температур «мокрого» и «сухого» термометров.

Из принципиальной схемы  влагомера видно, что она состоит  из двух неуравновешенных мостов, реохорда, усилителя, реверсивного электродвигателя и показывающего устройства. В  плечи неуравновешенных мостов включены соответственно «сухой» (Rc) и «мокрый» (RM) термометры Выходной сигнал моста – напряжение U2 включен встречно с напряжением U3, снимаемым о движка реохорда. Их разность AU приложена к входу усилителя. Там она усиливается и приводит в действие реверсивный электродвигатель. Вал электродвигателя перемещает движок реохорда и связанную с ним стрелку показывающего устройства.

Состояние равновесия в схеме  наступает при равенстве напряжений U2 и U3. При этом ΔU = 0, поэтому движок реохорда и стрелка прибора перестают  перемещаться. Положение движка реохорода в момент равновесия зависит от отношения напряжений U1 и U2, а значит, от отношения температур «сухого» и «мокрого» термометров. Таким образом, положение стрелки прибора однозначно связано с измеряемой влажностью газа. Для измерения влажности жидкостей применяют как специальные влагомеры, так и приборы, измеряющие какое-либо свойство жидкости, если оно связано с ее влажностью. Например, одной из характеристик пульп является соотношение жидкость: твердое в ее составе. Эту величину измеряют обычно плотномерами. В тех случаях, когда из пульпы удаляется только жидкая фаза (выпаривание, фильтрование), показания плотномера будут определяться содержанием жидкости в пульпе. В этом случае плотномер выполняет функцию влагомера.

В специальных влагомерах для жидкостей используют емкостный  и абсорбционный методы измерения.

Действие емкостных влагомеров основано на изменении диэлектрической  проницаемости жидкости при изменении  содержания в ней воды. Электрическая  схема такого влагомера аналогична электрической схеме емкостного уровнемера. Изменение влажности  жидкости приводит к изменению емкости

Сх и выходного напряжения моста U. Такими влагомерами измеряют содержание воды в нефти на нефтеперерабатывающих заводах. Диапазон измерения прибора 0–1%.

Принцип действия абсорбционных  влагомеров для жидкости основан  на поглощении водой энергии излучения  в области спектра близкой  к инфракрасной.

Жидкость пропускают через  камеру, где через нее проходит поток излучения от источника. Так  как в камере часть энергии  поглощается влагой, энергия выходящего потока будет тем меньше, чем больше концентрация влаги в смеси.

Источником излучения  служит лампа накаливания, приемником – фоторезистор. Промышленные анализаторы  влажности служат для определения  концентрации влаги в ацетоне  и спиртах от 0 до 5%.

Сложность измерения влажности  твердых сыпучих и волокнистых  материалов заключается в том, что  при взаимодействии датчика с  материалом может изменяться его  структура, насыпная плотность и  другие факторы, существенно увеличивающие  погрешность прибора. Поэтому в  промышленности нашли применение в  основном бесконтактные методы измерения: оптический и сверхвысокочастотный.

В оптических влагомерах используется связь между влажностью вещества и потоком отраженного от него излучения. Для получения наибольшей чувствительности применяют излучение  в инфракрасной области спектра, которое создается источником. Отраженный анализируемым материалом световой поток направляется собирающим устройством  на приемник. Чем больше влажность  материала, тем лучше он поглощает  инфракрасное излучение и тем  меньше величина отраженного потока.

Поскольку таким методом  можно измерить влажность лишь тонкого  слоя, влагомер обычно применяют для  сыпучих материалов, транспортируемых по конвейерным лентам.

Сверхвысокочастотные (СВЧ)

Сверхвысокочастотные (СВЧ) влагомеры используют значительное (в десятки раз) различие электрических  свойств воды и сухого материала. Концентрацию влаги измеряют по ослаблению СВЧ-излучения, проходящего через слой анализируемого материала. В таких влагомерах лента материала (например, волокнистого: бумага, картон) проходит между передающей и приемной антеннами. Передающая антенна соединена с СВЧ-генератором, приемная – с измерительным устройством. Чем больше влажность анализируемого материала, тем меньше сигнал, попадающий в измерительное устройство.

СВЧ-влагомеры позволяют измерять влажность в широком диапазоне (0–100%) с высокой точностью.

 

4. Датчики и  первичные преобразователи для  измерения относительной влажности

 

Первичные преобразователи  резистивного типа

• Резистивный тип чувствительного элемента (осуществляется преобразование «влажность-сопротивление»);
• Логарифмическая зависимость передаточной характеристики «влажность-сопротивление»;
• Измерение относительной влажности в естественном диапазоне;
• Малые габаритные размеры;
• Стабильность в работе долгое время;
• Невысокая стоимость.
• Применение: увлажнители, деувлажнители воздуха, гидрометры, управление влажностью.

 

Модель	Фото	Особенности
H12K5		Диапазон измерения – от 20 до 90%; Сопротивление 22 кОм при 25 °C, 60% отн. влаж., 1 кГц
H25K5		Диапазон измерения – от 30 до 90%; Сопротивление 25кОм при 25 °C, 60% отн. влаж., 1 кГц
H25K5A		Диапазон измерения – от 20 до 90%; Сопротивление 25кОм при 25 °C, 60% отн. влаж., 1 кГц

 

Первичные преобразователи  емкостного типа

• Емкостной тип чувствительного элемента.
• Высокая линейность передаточной характеристики «влажность-емкость»;
• Измерение относительной влажности в полном диапазоне;
• Малая инерционность;
• Высокая точность;
• Малые габаритные размеры;
• Длительный срок службы;
• Применение: метеоприборы, увлажнители и деувлажнители воздуха, кондиционеры, видеомагнитофоны, видеокамеры, автомобильная электроника, антиобледенители и т.п.

 

Модель	Фото	Особенности
818		Диапазон измерения – от 0 до 100%; Линейность: ±1% в диапазоне от 10 до 90% отн. влаж. Собственная емкость 105пФ±5% при 33% отн. влаж., 1 кГц

 

Датчики для измерения  влажности и температуры

• Резистивный или емкостной типы чувствительного элемента для определения влажности;
• Встроенный терморезистор для измерения температуры;
• Выходной сигнал: напряжение для влажности, сопротивление для температуры.
• Высокая линейность преобразования.
• Температурная компенсация.
• Малая инерционность.
• Хорошая стабильность.
• Маленький размер.
• Низкая стоимость.
• Применение: увлажнители, деувлажнители воздуха, гидрометры, управление влажностью.

 

Тип датчика	H200M и H300М	H500M	H600M
Тип чувствительного  элемента  для определения влажности	Резистивный	Емкостной	Емкостной
Чувствительный  элемент для определения температуры	Терморезистор 50 кОм	Терморезистор 50 кОм	Терморезистор 50 кОм
Диапазон измеряемой влажности	10 – 95%	0 – 100%	0 – 100%
Основная погрешность	±5%	±4%	±4%
Напряжение питания	5 В ± 5%	5 В ± 2%	5 В ± 2%
Диапазон выходного  напряжения	0 ~ 3.0 В	0.38 ~ 0.68 В	0.38 ~ 0.68 В
Ток потребления	Не более 5 мА	Не более 1.5 мА	Не более 1.5 мА
Рабочий температурный  диапазон	0… +60 °С	0… +50 °С	-20… +70 °С
Размер	34 x 22 x 13 мм	34,5 x 22 x 12 мм	34,5 x 22 x 12 мм

 

Датчики влажности

• На основе первичного преобразователя емкостного типа (осуществляется преобразование «влажность-емкость-напряжение»).
• Высокая линейность преобразования.
• Высокая точность.
• Малая инерционность.
• Высокая стабильность (1% в год).
• Маленький размер.
• Температурная компенсация.
• Сменное защитное канифольное покрытие позволяет использовать датчики в плохих условиях окружающей среды.
• Низкая стоимость.
• Применение: метеорологические станции, контроль влажности в производственных помещениях, устройства для измерения относительной влажности и т.д.

 

Тип датчика	808H5V5	808H5V6
Диапазон измеряемой влажности	0 – 100%	0 – 100%
Основная погрешность	±4%	±4%
Напряжение питания	5 В ± 5%	3.3 В ± 3%
Диапазон выходного  напряжения	0.8 ~ 3.9 В	0 ~ 3.0 В
Ток потребления	Не более 1.2 мА	Не более 200 мкА
Рабочий температурный  диапазон	-40… +85 °С	-40… +85 °С
Размер	12.5 x 8 x 5 мм	12.2 x 8 x 4 мм
Расстояние между  выводами	2.54 мм	2.54 мм

 

Датчик влажности  ДВТ-02И

Датчик влажности  ДВТ-02И создан на базе двух

приборов: Датчика влажности  ДВТ-02 и Индикатора

токовых сигналов ИТС 4–20

Датчик влажности ДВТ-02 предназначен для контроля и регулирования  относительной влажности и температуры  газообразных неагрессивных сред в  промышленных, технологических и  лабораторных установках и отображения  измеренных значений на ж/к индикаторе.

 

Технические характеристики датчика влажности ДВТ-02И VALIGN=TOP>

Разрешающая способность  цифровой части датчика            0,1

 

Цифровая фильтрация измеряемых параметров раздельная для каждого  канала*:

– глубина                 1…10

 

– полоса фильтра             0…9999

 

– период опроса              0,3…30 с

 

 

Выбор типа индикации

физические параметры  относительной влажности и температуры  или значения токовых сигналов

Потребляемая мощность

не более 0,2 ВА

Средняя наработка на отказ

не менее 20000 ч

Масса датчика

не более 0, 25 кг

Габаритные размеры

90х55х25 мм

Длина зонда

100; 200; 300; 400; 600; 800; 1000 мм

 

5. Регуляторы влажности

 

Регулятор влажности предназначен для автоматического поддержания  относительной влажности воздуха  в диапазоне от 20 до 95% с точностью  не хуже ± 1,5%. Прибор (рис. I 20) состоит  из гигрометрического датчика –  гигристора R1, релейного устройства на транзисторах V2-V4, V7 и блока питания.

На транзисторах V2-V4 релейного  устройства собран триггер Шмитта. При относительной влажности воздуха, ниже установленной на шкале переменного резистора R3, транзистор V4 открыт до насыщения, и на диоде V5 имеется таксе напряжение, которое закрывает транзистор V2. Транзистор V7 выходного каскада также закрыт положительным напряжением на конденсаторе С2. Реле К1 обесточено. Воздух увлажняется.

При увеличении относительной  влажности сопротивление гигристора R1 уменьшается, а следовательно, увеличивается отрицательное напряжение на базе транзистора V2. Когда оно превысит напряжение на диоде V5, триггер Шмитта переключится транзистор V2 откроется, a V4 закроется. Транзистор V7 откроется, сработает реле К1, контакты которого управляют исполнительным механизмом. Для повышения стабильности уровней срабатывания триггера Шмитта транзисторы V2 и V4 связаны через эмиттерный повторитель на транзисторе V3.

О включении напряжения питания  и о режимах работы регулятора сигнализирует лампа Н1. При включении регулятора в сеть и малой относительной влажности ток через лампу HI ограничивается резистором R9*, и она светится слабо. Увеличение относительной влажности вызовет срабатывание реле К1, шунтирование резистора R9* контактами К1.1 и яркое свечение лампы HI.

В регуляторе реле К1 – РПУ-2 или РПГ на напряжение 24 В. В объектах с агрессивными или взрывоопасными средами реле К1 герметизируют.

Трансформатор Т1 намотан на магнитопроводе ШЛ12 X 16. Обмотка I содержит 5300 витков провода ПЭВ-1 – 0,1, обмотка II – 480 витков провода ПЭВ-1 – 0,35, III -145 витков провода ПЭВ-1–0,21. Сигнальная лампа HI – КМ на 24 В и 35 мА.

Датчик влажности –  гигристор R1 – можно изготовить самостоятельно из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм по размерам, показанным на рисунке. Вытравленные электроды датчика серебрят или лудят, затем обезжиривают, покрывают насыщенным раствором хлористого лития или поваренной соли и просушивают. Сопротивление изготовленного датчика 120…30 кОм при относительной влажности воздуха 20…55%. Для работы в условиях повышенной влажности (50..95%) датчик выполняют из двустороннего стеклотекстолита без последующего покрытия влагочувсгвительным составом. Датчик к регулятору подсоединяют экранированным проводом.