Абанын (жана башка газдардын) нымдуулугун өлчөө үчүн кеңири колдонулган аспап конденсация гигрометри болуп саналат. Анын иштөө принциби - шүүдүрүм чекити деп аталган температураны өлчөө, анда абадагы ным конденсациясы башталат.
Абанын нымдуулугу деген эмне
Гигрометр абанын нымдуулугун өлчөйт, ал абсолюттук же салыштырмалуу маани катары көрсөтүлүшү мүмкүн. Алардын биринчиси жөн гана 1 куб метрдеги суу буусунун массасын берет. м абанын берилген температурада. Ал эми экинчиси абадагы суу буусунун каныккан абалына, б.а. анын суюк фазасы менен динамикалык тең салмактуулукка канчалык жакын экендигин көрсөтөт - буулануу да, конденсация да жок болгондо. Ал абанын өлчөнгөн абсолюттук нымдуулугунун анын каныккан абалындагы абсолюттук нымдуулугуна карата катышына барабар. Абадагы суу буусу каныккан кезде (кайрадан берилген температурада) ал абанын салыштырмалуу нымдуулугу 100% болот. Каныкпаган суу буусу бар абада ал азыраак болот.
Конденсация гигрометри кантип иштейт
Абанын нымдуулугун аныктоо үчүн ар кандай түзүлүштүн иштөө принциби, эреже катары, температура, басым, масса, же нымдуулукту сиңирип алуучу заттын механикалык жана электрдик өзгөрүүлөрү сыяктуу кандайдыр бир башка чоңдуктарды өлчөө болуп саналат.. Тиешелүү калибрлөө жана эсептөө менен бул өлчөнгөн маанилер абсолюттук же салыштырмалуу нымдуулукту аныктоого алып келиши мүмкүн. Бул процессте абдан маанилүү ролду шүүдүрүм чекити деп аталган буу менен каныккан температура ойнойт. Эреже катары, абанын нымдуулугун аныктоо үчүн заманбап электрондук приборлор бул температураны өлчөйт же ар кандай соргуч заттардын электр сыйымдуулугунун же каршылыгынын өзгөрүшүн өлчөйт, алар кийин (автоматтык түрдө) нымдуулук индикаторлоруна айландырылат.
Конденсация гигрометри
Анын иши так шүүдүрүм чекити ыкмасы менен абадагы суу буусун өлчөөгө негизделген. Бул ыкма бетти, адатта, металл күзгүнү, күзгүнүн бетиндеги суу беттин үстүндөгү үлгүдөгү газдагы суунун буу басымы менен тең салмактуулукта турган температурага чейин муздатууну камтыйт. Бул температурада күзгүнүн бетиндеги суунун массасы көбөйбөйт (эгер бет өтө муздак болсо) да азайбайт (эгер бет өтө жылуу болсо), б.а. күзгүнүн үстүндөгү буу суунун конденсаты менен динамикалык тең салмактуулукта болот. күзгү (буу каныккан).
Бул күзгү жакшы жылуулук өткөрүмдүүлүккө ээ (күмүш же жез сыяктуу) материалдан жасалган жанаиридий, рубидий, никель же алтын сыяктуу инерттүү металл менен капталган, булганып калбаш үчүн. Күзгү конденсат пайда болгонго чейин термоэлектрдик муздаткычтын жардамы менен муздатылат (Пельтиер эффекти). Көбүнчө катуу абалдагы кең тилкелүү жарык берүүчү диоддон чыккан жарык шооласы күзгү бетине багытталган, ал эми фотодетектор чагылган жарыкты көзөмөлдөйт, анын агымы күзгүдө конденсация жок болгондо максималдуу болот.
Бала күзгү гигрометринин иштөө ыкмасы
Күзгүнүн күзгү бетинде шүүдүрүм тамчылары пайда болгондо, чагылган жарык чачырап кетет. Бул учурда анын фотодетекторго кирген агымы азаят, бул акыркысынын чыгыш сигналынын өзгөрүшүнө алып келет. Бул, өз кезегинде, шүүдүрүм чекитинде туруктуу күзгү температурасын кармап турган аналогдук же санариптик термоэлектрдик муздаткыч башкаруу системасы тарабынан башкарылат. Туура иштелип чыккан система менен күзгү конденсациянын ылдамдыгы шүүдүрүм катмарынын буулануу ылдамдыгына дал келген температурада сакталат. Күзгүгө орнотулган так миниатюралык платина каршылык термометри (PRT) ошол учурда анын температурасын өлчөйт, ал автоматтык түрдө нымдуулук көрсөткүчүнө айланат.
Каралып жаткан конструкциядагы абанын нымдуулугун өлчөө үчүн гигрометр ошондой эле газдын талданган бөлүгүн соргуч үчүн вакуумдук насосту жана кир шарттарда кошумча чыпкалоо элементтерин камтыйт.
Каралган гигрометрлердин артыкчылыктары
Жөнөкөй иштөө принцибине негизделген, өлчөө диапазону, жогорку тактыгы жана туруктуу көрсөткүчтөрү бар мындай приборлор өндүрүштө жана илимий изилдөөдө кеңири колдонулат. Кадимки шүүдүрүм чекитинин гигрометри, башка көптөгөн нымдуулук сенсорлорунан айырмаланып, кайра калибрлөө зарылдыгын азайтып, өтө туруктуу, дээрлик эскирүүгө туруштук бере алат. Шүүдүрүм чекитинин нымдуулугунун гигрометри шүүдүрүм чекитинин 100 °Cден минималдуу -70 °Cге чейинки температура диапазонунда өлчөөгө жөндөмдүү. Бул учурда өлчөөнүн тактыгы даражанын ондон бир бөлүгүн түзөт.
Карастырылып жаткан конструкциядагы көптөгөн гигрометрлер микропроцессордук башкаруу менен жабдылган жана резистивдүү температура сенсору менен айкалышып, шүүдүрүм чекитине кошумча же анын ордуна каалаган каалаган нымдуулук параметрлерин эсептеп жана тышкы индикатордо көрсөтүүгө жөндөмдүү. Мындан тышкары, бул аппараттар зымсыз технологияны колдонуу менен натыйжаларды берүүгө мүмкүндүк берет. Албетте, мындай түзүлүштөр автоматташтырылган маалыматтарды чогултуу жана тиешелүү техникалык процесстерди башкаруу үчүн ар кандай өнөр жай системаларынын бир бөлүгү катары кеңири колдонулат.
Ушундай гигрометр канча турат? Анын баасы, албетте, аппараттын электрондук башкаруу системасынын болушуна жана татаалдыгына жараша, негизинен, ишке ашырылган милдеттердин жыйындысы менен аныкталат. Ошентип, санариптик осциллографка окшош стационардык конденсациялык гигрометрдин баасы 4000 доллардан кем эмес. Өзгөчө "өнүккөн" моделдердин баасы 10 000 доллардан ашат. БазардаСиз ошондой эле толук иштей турган көчмө гигрометрди таба аласыз. Анын баасы 1 миң доллардан 2 миң долларга чейин.
Конденсация гигрометрлеринин кемчиликтери
Гигрометрлердин каралып жаткан системасы өлчөө процессинде эң эффективдүү деп эсептелгени менен, анын кемчилиги операция учурунда өлчөө жолунун бөлүктөрүнүн сөзсүз булганышы болуп саналат.
Муздатылган күзгүлөр менен жабдылган гигрометрлер күзгүдө эрүүчү жана эрибеген булгоочу заттардын болушуна байланыштуу өлчөөдөгү так эместиктерди көбөйтөт. Эрибеген бөлүкчөлөр күзгүнүн оптикалык мүнөздөмөлөрүнө таасир этет. Күзгүдө орточо чаңдуулук же эрибеген бөлүкчөлөрдүн пайда болушу шүүдүрүм же үшүк пайда болушу мүмкүн болгон концентрация борборлорун камсыздайт, ошону менен аппараттын жооп берүү убактысын көбөйтөт. Эрүүчү аралашмалар күзгүдөгү конденсацияланган нымдан келип чыккан буу басымынын көлөмүнө таасир этет, бул шүүдүрүм чекитинин жылышына алып келет. Заманбап өлчөө гигрометрлери (жок дегенде алардын татаалыраак моделдери) нымдуулукту эсептөө алгоритмдерине тиешелүү түзөтүүлөрдү киргизүү менен аппаратка булганууну аныктоого жана ага жооп берүүгө мүмкүндүк берген "өзүн өзү текшерүү" функцияларын камтыйт.
Бул мүмкүнчүлүктөргө карабастан, дээрлик бардык гигрометрлер мезгил-мезгили менен текшерилип, тазаланышы керек.
Муздатылган күзгү гигрометрлерин тейлөө
Нускоочу колдонмо бул мааниде аппараттын колдонуучусуна эмнени сунуштайт. Кирге сезгич гигрометр болушу керекөлчөө натыйжаларынын туруктуулугун камсыз кылуу үчүн мезгил-мезгили менен тазалап туруу керек, бирок бул аны тейлөөгө кеткен чыгымды көбөйтүшү мүмкүн. Аспаптын күзгүсүн текшерүү адатта орнотулган микроскоптун жардамы менен жүргүзүлөт, ал эми аны тейлөө өлчөө бөлүмүн ачкандан кийин кол менен жүргүзүлөт.
Эгер күзгү бетин тазалоо аны иштетүү боюнча нускамада талап кылынган жыштыкта жүргүзүлсө, анда бул жол менен өлчөөлөрдүн тактыгын сактоого болот. Тазалоо үчүн күзгү бетине ыңгайлуу жетүү, адатта, оптикалык компоненттер менен күзгүнүн ортосундагы шарнир аркылуу камсыз кылынат. Сиз азыр керектөөчүгө керек болгон ар кандай конденсациялык гигрометрди базардан таба аласыз. Төмөнкү сүрөттө анын аткарылышынын мисалы көрсөтүлгөн.
Метрологияда гигрометрлерди колдонуу
Туура иштелип чыккан жана сакталган муздатылган күзгү гигрометр нымдуулукту башка популярдуу нымдуу өлчөөчүлөргө караганда чоңураак тактык менен өлчөөнү камсыз кылат. Анын мүнөздүү өлчөө тактыгы, өзгөчө температураны өлчөө үчүн платина каршылык термометри, күзгү жана күзгүгө мониторинг жүргүзүү үчүн орточо кубаттуулуктагы микроскоп менен жабдылганда, аны метрологиялык өлчөөлөр үчүн идеалдуу кылат. Зымсыз санариптик байланыш каналдары аркылуу маалыматты берүү мүмкүнчүлүктөрү мындай гигрометрлерди метеорологиялык маалыматты чогултуу жана иштетүү үчүн глобалдык системаларда колдонууга кеңири мүмкүнчүлүктөрдү ачат.
Завод лабораторияларында жана булганган чөйрөдө колдонуу
Абанын нымдуулугун өлчөгүч заводдун климаттык лабораторияларында анын абсолюттук маанисин өлчөө үчүн идеалдуу. Алар көбүнчө экологиялык сыноо камераларын көзөмөлдөө үчүн колдонулган салыштырмалуу нымдуулук сенсорлору сыяктуу башка аспаптардын тактыгын көзөмөлдөө үчүн шилтеме катары колдонулат.
Бул гигрометрлерди курууда колдонулган материалдардын туруктуулугу, ошондой эле аларды кайра-кайра тазалоо мүмкүнчүлүгү приборлорду калибрлөө жоголбостон булгоочу заттар көп болгон чөйрөлөрдө өтө узак мөөнөткө ылайыктуу кылат. Иштин мындай туруктуулугу аларды газ үлгүлөрүндөгү булгоочу заттардын жогорку деңгээли нымдуулук сенсорлорунун анча туруктуу эмес түрлөрүнө кайтарылгыс зыяндуу болгон газ агымдарында колдонууга ылайыктуу кылат. Мисалы, гигрометрдин бул түрү атайын аралашмалар бар аба чөйрөсүндө металл буюмдарынын беттерин ысык катуулашууда шүүдүрүм чекитинин деңгээлин көзөмөлдөө үчүн кеңири колдонулат. Мындай учурларда, тазалоо үчүн күзгүгө оңой жетүүнү камсыз кылуу өзгөчө зарыл.
Нымга сезгич өндүрүш
Дары-дармектерди, пленкаларды, каптамаларды жана башка буюмдарды өндүрүүдө талап кылынган атайын таңгактоо процесстери көбүнчө муздатылган күзгү гигрометрлер тарабынан көзөмөлдөнөт. Дагы, бул учурда алардын тандоосу өлчөө тактыгынын туруктуулугу жана узак кызмат мөөнөтү менен таасир этет. Анын үстүнө, бул процесстер азыраак сезгич болгондуктанБул гигрометрлердин кымбаттыгы нымдуулуктун мониторинг схемасын тандоодо аныктоочу фактор эмес.
Жогорку температурадагы газдар жана алардын шүүдүрүм чекиттери
Гигрометрдин бул түрү көбүнчө чөйрөнүн температурасынан жогору шүүдүрүм чекитинин температурасын өлчөө үчүн тандалат. Муздатылган күзгү аспаптар 250°C жана 700 psi температурада иштеген Аполлон ракетасынын суутек күйүүчү май клеткаларын көзөмөлдөө үчүн 1966-жылы эле колдонулган. Бүгүнкү күндөгү термоэлектрдик күзгү муздатуу технологиялары менен шүүдүрүм чекиттери 100 °Cге чейин (жана атмосфералык басымдан жогору болгон басымды эске алганда) оңой өлчөнөт. Мындай учурларда гигрометрдин өлчөө камерасынын газ үлгүсү менен байланышта болгон бардык беттери эң жогорку күтүлгөн шүүдүрүм чекитинен жогору температурага ээ болушу керек, антпесе бул беттерде конденсация пайда болуп, өлчөө катасы болот.
Жогорку температурадагы газдардын шүүдүрүм чекиттерин өлчөө үчүн арналган гигрометрлерде өлчөө камерасынын дубалдарын эң жогорку күтүлгөн шүүдүрүм чекиттеринен жогору кармоо үчүн термостатикалык башкарылуучу электр жылыткычтарын колдонуу кеңири таралган практика болуп саналат. Светодиоддор жана детекторлор сыяктуу катуу абалдагы оптикалык компоненттер гигрометрдин бузулушун жана бузулушун алдын алуу үчүн номиналдуу иштөө температурасында (адатта 85°C) сакталат. Буга бул компоненттерди ысытылган өлчөө камерасынан жылуулоо аркылуу жетүүгө болот.
