Széles körben használt mérőműszera levegő (és más gázok) páratartalma egy kondenzáló nedvességmérő. Működési elve a harmatpontnak nevezett hőmérséklet mérése, amelyen a nedvesség kondenzálódni kezd a levegőből.
A nedvességmérő méri a levegő nedvességtartalmát,amelyek abszolút vagy relatív értékekkel reprezentálhatók. Az első csak tömeg vízgőzt ad 1 köbméterben. m levegő egy adott hőmérsékleten. De a második azt mutatja, hogy a levegőben a vízgőz milyen közel áll a telítettség állapotához, azaz a folyadékfázisával való dinamikus egyensúlyhoz - amikor nincs párolgás vagy kondenzáció. Ez megegyezik a levegő mért abszolút páratartalmának és abszolút páratartalmának arányával telített állapotban. Ha a levegő vízgőzje telített (ismét egy adott hőmérsékleten), akkor a levegő relatív páratartalma 100%. Telítetlen vízgőzzel rendelkező levegő esetében ennek megfelelően kevesebb.
Bármely eszköz működési elve a meghatározáshozA levegő páratartalma rendszerint más egyéb mennyiségek, például hőmérséklet, nyomás, tömeg vagy mechanikai és elektromos változások méréséből áll, amely anyag nedvszívó. Megfelelő kalibrálással és számítással ezek a mért értékek vezethetnek az abszolút vagy a relatív páratartalom meghatározásához. Nagyon fontos szerepet játszik ebben a folyamatban az a hőmérséklet, amelyen a gőz telített lesz, amelyet harmatpontnak hívnak. Általános szabály, hogy a modern elektronikus eszközök a páratartalom meghatározására pontosan megmérik ezt a hőmérsékletet, illetve a különféle nedvességet elnyelő anyagok elektromos kapacitásának vagy ellenállásának változásait, amelyeket (automatikusan) páratartalom-mutatókká alakítanak.
Munkája pontosan a mérésen alapszika vízgőz tartalma a levegőben harmatpont módszerrel. Ez a módszer egy felület, általában egy fém tükör hűtését olyan hőmérsékletre hűti, amelyen a tükör felületén lévő víz egyensúlyban van a felület feletti gázminta vízgőznyomásával. Ezen a hőmérsékleten a tükör felületén lévő víz tömege sem növekszik (ha a felület túl hideg), sem csökken (ha a felület túl meleg), azaz a tükör feletti gőz dinamikus egyensúlyban van a tükör vízkondenzátumával (telített gőz).
Egy ilyen tükör anyagból készüljó hővezető képesség (például ezüst vagy réz), és közömbös fémmel, például irídiummal, rubídiummal, nikkellel vagy aranygal van bevonva, hogy megakadályozzák az elszennyeződést és az oxidációt. A tükröt hőelektromos hűtővel (Peltier-effektus) hűtjük, mielőtt a kondenzáció kialakulni kezd. A tükör felületére általában egy félvezető szélessávú fénykibocsátó diódából származó fénysugár irányul, és egy fotodetektor figyeli a visszatükrözött fényt, amelynek fluxusa maximális, ha a tükör nem kondenzál.
Amikor harmatcseppek képződnek a tükörbena tükör felületén, a visszavert fény szétszórt. Ebben az esetben a fotodetektorba belépő fluxus csökken, ami az utóbbi kimeneti jelének megváltozásához vezet. Ezt viszont egy analóg vagy digitális termoelektromos hűtővezérlő rendszer vezérli, amely a tükör hőmérséklete a harmatpontnál stabil. Megfelelően kialakított rendszer esetén a tükör hőmérséklete olyan hőmérsékleten tartandó, amelyen a kondenzációs sebesség pontosan megegyezik a harmatréteg párolgási sebességével. A tükörbe felszerelt precíziós miniatűr platina-ellenállás-hőmérő (PRT) méri a hőmérsékletet ezen a ponton, amelyet automatikusan páratartalomértékessé konvertálnak.
Higrométer a páratartalom méréséreA megfontolt terv egy vákuumszivattyút is tartalmaz a vizsgált gázrész szivattyúzására és piszkos körülmények között további szűrőelemeket.
Az ilyen, egyszerű működési elven alapuló, széles mérési tartományú, nagy pontosságú és stabil mérési eszközöket széles körben használják az iparban és a tudományos kutatásban. Tipikus kondenzáló nedvességmérő, szembensok más nedvességérzékelő nagyon stabil, gyakorlatilag elpusztíthatatlanná tehető, minimalizálva az újrakalibrálás szükségességét. A harmatpont páratartalom-hidrométer képes megmérni 100 ° C és legalább -70 ° C közötti hőmérsékleti tartományban. Ebben az esetben a mérési pontosság fok tizede.
A kérdéses formatervezés sok nedvességmérőjemikroprocesszoros vezérléssel és RTD hőmérséklet-érzékelővel kombinálva képesek kiszámítani és megjeleníteni a kívánt páratartalom paramétereket a harmatpont mellett vagy annak helyett. Ezen felül ezek az eszközök lehetővé teszik az eredmények továbbítását vezeték nélküli technológiával. Az ilyen eszközöket természetesen széles körben használják különféle ipari rendszerek részeként az automatikus adatgyűjtéshez és a megfelelő műszaki folyamatok kezeléséhez.
Mennyibe kerül egy ilyen nedvességmérő?Az árát természetesen elsősorban a megvalósított funkciók halmaza határozza meg, a készülék elektronikus vezérlőrendszer rendelkezésre állásától és összetettségétől függően. Például egy helyhez kötött kondenzációs higrométer, amely úgy néz ki, mint egy digitális oszcilloszkóp, legalább 4000 dollárba kerül. Különösen a "fejlett" modellek fizethetnek több mint 10 000 dollárt. A piacon megtalálható egy teljesen működőképes hordozható nedvességmérő is. Az ára 1 és 2 000 dollár között mozog.
Míg a vizsgált higrométer-rendszert a mérési folyamatban tartják a leghatékonyabbnak, hátránya a mérési út egyes részeinek elkerülhetetlen szennyeződése a működés során.
Hűtött tükrökkel felszerelt higrométerek,hajlamosak a mérések pontatlanságának növelésére a tükörre rakódott oldható és oldhatatlan szennyezők jelenléte miatt. Az oldhatatlan részecskék befolyásolják a tükör optikai teljesítményét. A mérsékelt porosság vagy az oldhatatlan részecskék megjelenése a tükörön koncentrációs központokat biztosít, ahol harmat vagy fagy keletkezhet, ezáltal növelve a készülék reakcióidejét. Az oldható szennyeződések befolyásolják a tükör kondenzált nedvességéből származó gőznyomás értékét, amely eltolja a harmatpontot. A modern mérőhigrométerek (legalábbis kifinomultabb modelljeik) "önteszt" funkciókat tartalmaznak, amelyek lehetővé teszik az eszköz számára a szennyeződések észlelését és reagálását a nedvességszámítási algoritmusok ennek megfelelő beállításával.
Függetlenül az ilyen képességek elérhetőségétől, szinte az összes vizsgált higrométert rendszeresen ellenőrizni és tisztítani kell.
Mi ajánlja ebben az eszköz felhasználójánakutasításának értelme. A szennyezésre érzékeny higrométert rendszeresen meg kell tisztítani a stabil mérési eredmények biztosítása érdekében, bár ez karbantartási költségekkel járhat. A készülék tükörének ellenőrzését általában a beépített mikroszkóppal végzik, és karbantartása kézzel történik, a mérőrekesz kinyitása után.
A tükör felületének tisztításávala működéséhez szükséges utasításokban előírt frekvencia, ily módon megtartható a mérések pontossága. A tisztításhoz a tükör felületéhez való kényelmes hozzáférést általában az optikai alkatrészek és a tükör közötti csukló biztosítja. A piacon most megtalálható a fogyasztó számára szükséges kondenzációs higrométer. Az alábbi fotó példát mutat a végrehajtására.
Megfelelően megtervezett és működtetettA hűtött tükörhigrométer több nagyságrenddel nagyobb pontossággal nyújt nedvességmérést, mint a többi népszerű nedvességmérő. Jellemző mérési pontosságuk, különösen akkor, ha a hőmérséklet mérésére platina ellenállás hőmérővel, tükörrel és közepes teljesítményű mikroszkóppal vannak felszerelve a tükör monitorozásához, ideális metrológiai mérésekhez. Az információk vezeték nélküli digitális kommunikációs csatornákon történő továbbításának lehetőségei széles lehetőségeket nyitnak meg az ilyen higrométerek globális rendszerekben történő használatára a meteorológiai információk gyűjtésére és feldolgozására.
Ezek az eszközök a levegő páratartalmának meghatározásáraideális abszolút értékének méréséhez ipari klíma laboratóriumokban. Gyakran használják referencia standardként más műszerek pontosságának ellenőrzésére, például a klímatesztkamrák vezérléséhez használt relatív páratartalom-érzékelőkre.
Az anyagjellemzők stabilitása,Az ezekben a kivitelben használt higrométerek, valamint ismételt tisztításuk lehetősége alkalmassá teszi a műszereket nagyon hosszú távú üzemelésre olyan környezetben, ahol a legtöbb szennyező anyag van jelen, a kalibrálás elvesztése nélkül. A teljesítménynek ez a stabilitása alkalmassá teszi őket olyan gázáramokban történő felhasználásra, ahol a gázmintákban található magas szennyeződések visszafordíthatatlanul káros hatással vannak a kevésbé stabil nedvességérzékelőkre. Például ezt a típusú higrométert széles körben használják a harmatpont szabályozására a fémtermékek felületeinek hőkeményedése során, speciális szennyeződéssel rendelkező légkörben. Ilyen esetekben különösen kívánatos a tisztításhoz a tükörhöz való könnyű hozzáférés biztosítása.
Speciális csomagolási eljárások,A gyógyszerek gyártásához szükséges filmeket, bevonatokat és egyéb termékeket gyakran hűtő tükörhigrométerekkel figyelik. A választásukat ebben az esetben is a mérési pontosság stabilitása és a hosszú élettartam befolyásolja. Ezenkívül, mivel ezek a folyamatok általában kevésbé érzékenyek a műszer költségeire, ezeknek a higrométereknek a magas költsége nem meghatározó tényező a nedvességfigyelő rendszer kiválasztásában.
Az ilyen típusú higrométereket gyakran választjákharmatpont hőmérséklet mérése a környezeti hőmérséklet fölött. Hűtött tükörberendezéseket már 1966-ban alkalmaztak az Apollo rakéták hidrogén-üzemanyagcelláinak megfigyelésére 250 ° C és 700 psi hőmérsékleten. A mai termoelektromos tükörhűtési technológiák segítségével könnyen mérhetőek a harmatpontok 100 ° C-ig (és magasabbak is, légköri nyomás felett). Ilyen esetekben a nedvességmérő mérőkamrájának a gázmintával érintkező összes felületének a legmagasabb várható harmatpont felett kell lennie, különben ezeken a felületeken kondenzáció lép fel, és a mérés téves lesz.
Mérésre tervezett higrométerekbena magas hőmérsékletű gázok harmatpontja, általános gyakorlat, hogy termosztáttal ellátott elektromos fűtőberendezéseket használnak a mérőtér falainak hőmérsékletének a várható legmagasabb harmatpontok felett tartására. A szilárdtest-optikai alkatrészeket, például a LED-eket és detektorokat a névleges üzemi hőmérsékleten (jellemzően 85 ° C) tartják a lebomlás és a nedvességmérő meghibásodásának megakadályozása érdekében. Ezt úgy érhetjük el, hogy ezeket az alkatrészeket hőszigeteljük a fűtött mérőtérből.
