מכשיר מדידה נרחבלחות (וגזים אחרים) הוא מדדי לחות. עיקרון פעולתו מורכב במדידת הטמפרטורה, הנקראת נקודת הטל, בה מתחיל עיבוי הלחות מהאוויר.
Гигрометр измеряет содержание влаги в воздухе, שיכול להיות מיוצג על ידי ערך מוחלט או יחסי. הראשון מהם נותן רק מסה של אדי מים במטר מעוקב. מ 'אוויר בטמפרטורה נתונה. אך השנייה מראה עד כמה אדי המים קרובים למצב הרוויה, כלומר לשיווי משקל דינמי עם שלב הנוזל שלו - כשאין אידוי ולא עיבוי. זה שווה ליחס של הלחות המוחלטת שנמדדה ללחות המוחלטת שלה במצב של רוויה. כאשר אדי מים באוויר רוויים (שוב, בטמפרטורה נתונה), הלחות היחסית של אוויר כזה היא 100%. באוויר, עם אדי מים בלתי רוויים, הוא פחות מתאים.
עקרון הפעולה של כל מכשיר לקביעתלחות האוויר, ככלל, מורכבת ממדידת כמות אחרת כלשהי, כגון טמפרטורה, לחץ, מסה, או שינויים מכניים וחשמליים בחומר הסופג לחות. על ידי כיול וחישוב מתאימים, ערכים נמדדים אלה יכולים להוביל לקביעת לחות מוחלטת או יחסית. תפקיד חשוב מאוד בתהליך זה ממלא את הטמפרטורה בה הקיטור הופך לרווי, הנקרא נקודת הטל. ככלל, מכשירים אלקטרוניים מודרניים לקביעת לחות האוויר מודדים בדיוק טמפרטורה זו או שינויים בקיבול או בהתנגדות החשמלית של חומרים סופגי לחות שונים, אשר מומרים לאחר מכן (אוטומטית) לאינדיקטורי לחות.
עבודתו מבוססת בדיוק על מדידהתכולת אדי המים באוויר בשיטת נקודת הטל. שיטה זו כוללת קירור משטח, בדרך כלל מראה מתכתית, לטמפרטורה בה המים על פני המראה נמצאים בשיווי משקל עם לחץ אדי המים בדגימת הגז מעל פני השטח. בטמפרטורה זו, מסת המים על פני המראה לא גדלה (אם המשטח קר מדי), וגם לא פוחתת (אם המשטח חם מדי), כלומר האדים מעל המראה נמצאים בשיווי משקל דינמי עם עיבוי המים על המראה (האדים רוויים).
מראה כזו עשויה מחומר עםמוליכות תרמית טובה (כגון כסף או נחושת) ומצופה במתכת אינרטית כמו אירידיום, רובידיום, ניקל או זהב למניעת כתמים וחמצון. המראה מקוררת במקרר תרמו-אלקטרי (אפקט פלטייה) לפני שמתחיל להיווצר עיבוי. אלומת אור, בדרך כלל מדיודה פולטת אור בפס רחב של מצב מוצק, מכוונת אל משטח המראה, ומצלם הפוטו מפקח על האור המוחזר, ששטפו מקסימאלי בהעדר עיבוי על המראה.
כאשר נוצרות טיפות טל על המראהאת פני המראה, האור המוחזר מפוזר. במקרה זה השטף שלו שנכנס לגלאי הפוטו יורד, מה שמוביל לשינוי אות הפלט של האחרון. זה, בתורו, נשלט על ידי מערכת בקרת קירור תרמו-אנלוגית אנלוגית או דיגיטלית השומרת על טמפרטורת מראה יציבה בנקודת הטל. עם מערכת שתוכננה כראוי, המראה נשמרת בטמפרטורה בה קצב העיבוי שווה בדיוק לקצב האידוי של שכבת הטל. מד חום עמיד בפני פלטינה מיניאטורי מדויק (PRT) המותקן במראה מודד את הטמפרטורה שלו בנקודה זו, המומר אוטומטית לקריאת לחות.
מדדי לחות למדידת לחות האווירהתכנון הנחשב כולל גם משאבת ואקום לשאיבת חלק הגז המנותח, ואלמנטי סינון נוספים בתנאים מלוכלכים.
מכשירים כאלה, המבוססים על עקרון הפעלה פשוט, עם טווח מדידה רחב, דיוק גבוה ויציבות של קריאות, נמצאים בשימוש נרחב בתעשייה ובמחקר מדעי. מדדי לחות טיפוסיים, בניגוד לבדיקות לחות רבות אחרות יכולות להיות יציבות מאוד, כמעט בלתי ניתנות להריסה, וכך למזער את הצורך בכיול מחדש. מדדי לחות נקודת הטל מסוגלים למדוד אותו בטווח טמפרטורות שבין 100 ° C למינימום -70 ° C. במקרה זה, דיוק המדידה הוא עשיריות תואר.
הרבה היגרומטרים של העיצוב המדוברמצוידים בבקרת מעבד ובשילוב עם חיישן טמפרטורה RTD מסוגלים לחשב ולהציג את כל פרמטרי הלחות הרצויים בנוסף או במקום נקודת הטל. בנוסף, מכשירים אלה מאפשרים העברת תוצאות באמצעות טכנולוגיה אלחוטית. באופן טבעי, מכשירים כאלה נמצאים בשימוש נרחב כחלק ממערכות תעשייתיות שונות לאיסוף נתונים אוטומטי וניהול התהליכים הטכניים המתאימים.
כמה יכול להעלות מדדי לחות כזו?מחירו כמובן נקבע בעיקר על ידי מכלול הפונקציות המיושמות, תלוי בזמינות ובמורכבות של מערכת הבקרה האלקטרונית של המכשיר. לדוגמא, מדדי עיבוי נייחים הנראים כמו אוסצילוסקופ דיגיטלי עולים לפחות 4,000 דולר. דגמים "מתקדמים" במיוחד יכולים לעלות יותר מ -10,000 דולר. בשוק ניתן למצוא גם מדדי לחות ניידים פונקציונליים לחלוטין. מחירו נע בין 1 ל -2,000 דולר.
בעוד שמערכת הייגרומטרים הנחשבת נחשבת ליעילה ביותר בתהליך המדידה, החיסרון שלה הוא הזיהום הבלתי נמנע של חלקי נתיב המדידה במהלך הפעולה.
מדדי לחות מצוידים במראות מקוררות,נוטים להגביר את אי דיוק המדידות בשל הימצאותם של מזהמים מסיסים ובלתי מסיסים המופקדים על המראה. חלקיקים שאינם מסיסים משפיעים על הביצועים האופטיים של המראה. אבק מתון או הופעת חלקיקים בלתי מסיסים במראה מספקים מרכזי ריכוז בהם יכולים להיווצר טל או כפור, ובכך להגדיל את זמן התגובה של המכשיר. זיהומים מסיסים משפיעים על ערך לחץ האדים מלחות מרוכזת על המראה, המעבירה את נקודת הטל. מדדי לחות מדידה מודרניים (לפחות הדגמים המשוכללים יותר שלהם) כוללים פונקציות "בדיקה עצמית" המאפשרות למכשיר לזהות ולהגיב לזיהום על ידי התאמת אלגוריתמי חישוב הלחות בהתאם.
ללא קשר לזמינותן של יכולות כאלה, יש צורך לבדוק ולנקות מעת לעת כמעט את כל מדדי החומרה הנבחנים.
מה ממליץ על המשתמש במכשיר בזהתחושת הוראתו. יש לנקות מדי פעם מדדי לחות שרגישים לזיהום כדי להבטיח תוצאות מדידה יציבות, אם כי זה יכול להוסיף עלויות תחזוקה. בדיקת המראה של המכשיר מתבצעת בדרך כלל באמצעות המיקרוסקופ המובנה, ותחזוקתו נעשית באופן ידני לאחר פתיחת תא המדידה.
כשמנקים את משטח המראה עםאת התדירות הנדרשת בהוראות להפעלתה, באופן זה תוכלו לשמור על דיוק המדידות. גישה נוחה למשטח המראה לניקוי מסופקת בדרך כלל על ידי ציר בין הרכיבים האופטיים למראה. בשוק עכשיו אתה יכול למצוא כל מדדי עיבוי הדרושים לצרכן. התמונה למטה מציגה דוגמה לביצועה.
תוכנן ותופעל כהלכהמדדי המראה המצוננים מספקים מדידות לחות בדיוק רב יותר בסדרי גודל בהשוואה למדי לחות פופולריים אחרים. דיוק המדידה האינהרנטי שלהם, במיוחד כאשר הוא מצויד במד חום עמיד לפלטינה למדידת טמפרטורה, מראה ומיקרוסקופ הספק בינוני לניטור מראה, הופך אותו לאידיאלי למדידות מטרולוגיות. האפשרויות להעברת מידע בערוצי תקשורת דיגיטליים אלחוטיים פותחות אפשרויות רחבות לשימוש במדידיות כאלה במערכות גלובליות לאיסוף ועיבוד מידע מטאורולוגי.
מכשירים אלה לקביעת לחות האוויראידיאלי למדידת ערכו המוחלט במעבדות אקלים תעשייתיות. הם משמשים לעתים קרובות כסטנדרטים התייחסות לבקרת הדיוק של מכשירים אחרים, כגון חיישני לחות יחסית המשמשים לשליטה בתאי בדיקת אקלים.
יציבות מאפייני החומר,מדדי הייגרומטר המשמשים בתכנונים אלה, כמו גם האפשרות לנקות אותם שוב ושוב, הופכים את המכשירים למתאימים לשירות לטווח ארוך מאוד בסביבות עם נוכחות של רוב המזהמים ללא אובדן כיול. יציבות ביצועים זו הופכת אותם למתאימים לשימוש בזרמי גז שבהם לרמות גבוהות של מזהמים בדגימות גז יש השפעות מזיקות באופן בלתי הפיך על סוגים פחות יציבים של חיישני לחות. לדוגמא, סוג זה של מד לחות נעשה שימוש נרחב לבקרת נקודת הטל במהלך התקשות החום של משטחי מוצרי המתכת בסביבת אוויר עם זיהומים מיוחדים. במקרים כאלה, רצוי במיוחד לספק גישה נוחה למראה לניקוי.
תהליכי אריזה מיוחדים,הנדרשים בייצור תרופות, סרטים, ציפויים ומוצרים אחרים מנוטרים לעיתים קרובות באמצעות מדדי לחות מראה מקוררים. שוב, הבחירה שלהם במקרה זה מושפעת מיציבות דיוק המדידה ומחיי שירות ארוכים. בנוסף, מכיוון שתהליכים אלה בדרך כלל פחות רגישים לעלויות מכשירים, העלות הגבוהה של מדדי לחות אלה אינה מהווה גורם מכריע בבחירת תוכנית ניטור לחות.
לעתים קרובות נבחרים היגרומטרים מסוג זהמדידת טמפרטורות נקודת הטל מעל טמפרטורת הסביבה. התקני מראה מקוררים שימשו כבר בשנת 1966 לצורך מעקב אחר תאי דלק מימן ברקטות אפולו שפועלות בטמפרטורה של 250 מעלות צלזיוס ו -700 psi. בטכנולוגיות קירור המראה התרמו-אלקטריות של ימינו, ניתן למדוד בקלות נקודות טל עד 100 מעלות צלזיוס (ומעלה, בתנאי לחץ מעל אטמוספירה). במקרים כאלה, כל משטחי תא המדידה במדידת היגרומטר הנמצאים במגע עם דגימת הגז חייבים להיות מעל נקודת הטל הגבוהה ביותר הצפויה, אחרת יתרחש עיבוי על משטחים אלה והמדידה תהיה מוטעית.
במדדי לחות שנועדו למדודנקודת טל של גזים בטמפרטורה גבוהה, נהוג להשתמש בתנורי חימום חשמליים עם תרמוסטט כדי לשמור על הטמפרטורה של קירות תא המדידה מעל נקודות הטל הגבוהות ביותר. רכיבים אופטיים של מצב מוצק כמו נוריות LED וגלאים נשמרים בטמפרטורת ההפעלה המדורג שלהם (בדרך כלל 85 מעלות צלזיוס) כדי למנוע השפלה וכשל היגרומטר. ניתן להשיג זאת על ידי בידוד תרמי של רכיבים אלה מתא המדידה המחומם.
