151791 (Дослідження приладів по вимірюванню вологості), страница 2

У зв'язку із цим характеристики вологості, а також величини й одиниці вологості підрозділяються на характеристики вологовмісту.

Вологовміст - величини й одиниці, що виражають реальну кількість вологи в речовині. Основною характеристикою вологовмісту є абсолютна вологість, обумовлена як кількість вологи в одиниці об'єму:

(1)

До цього класу характеристик можна віднести парціальний тиск водяних пар у газах, абсолютну концентрацію молекул води для газу, близького до ідеального, обумовлену як:

(2)

де Т – абсолютна температура, n₀ – постійна Лошмидта, рівна числу молекул ідеального газу в 1 див³ при нормальних умовах, тобто при p₀= 760 Торр= 1015 Гпа й T₀ = 273,1б К. Часто використовується така характеристика абсолютної вологості як крапка роси, тобто температура, при якій дана абсолютна вологість газу стає 100%. Ця характеристика привнесена в гігрометрію метеорологам і, тому що є найбільш характерною при визначенні моменту випадання роси й визначення її кількості.

Вологостан - процентне співвідношення, рівне відношенню абсолютної вологості до максимально можливого при даній температурі:

(3)

Відносна вологість може характеризуватися так званим дефіцитом парціального тиску, рівного відношенню парціального тиску вологи до максимально можливого при даній температурі. Дуже рідко в вимірах можна зустріти дефіцит крапки роси.

Зв'язок між температурою й максимально можливою абсолютною вологістю дається рівнянням пружності насичених пар води. Це рівняння має вигляд:

(4)

На практиці частіше користуються таблицею тиску насичених пар над плоскою поверхнею води або льоду при різних температурах. Ці дані наведені в табл. 1.

Таблиця 1. Тиск насичених пар над плоскою поверхнею води

На стандартних довідкових даних, наведених у табл. 1, засновані практично всі перерахування характеристик вологості. На їхній основі можна, наприклад, по відомій абсолютній вологості й температурі знайти відносну вологість, крапку роси й т.д., виразити практично будь-яку характеристику вологості газів.

Серед приладів для виміру вологості найбільш масовими є прилади для визначення змісту води в газах - гігрометри. Для виміру вологості твердих і сипучих тіл найчастіше використовуються ті ж гігрометри, тільки процес підготовки проби до аналізу містить у собі переклад вологи в газову фазу, що потім і аналізується. Існують у принципі методи безпосереднього виміру змісту вологи в рідинах і у твердих тілах, наприклад, методом ядерного магнітного резонансу. Прилади, побудовані на такому принципі, досить складні, дороги й вимагають високої кваліфікації оператора.

Гігрометри як самостійні прилади є одними із самих затребуваних вимірювальних приладів, оскільки з давніх часів у них бідували метеорологи. По зміні вологості, також як по зміні тиску й температури, можна пророкувати погоду, можна контролювати комфортність життєзабезпечення в приміщеннях, контролювати різного роду технологічні процеси. Наприклад, контроль вологості на електростанціях, на телефонних станціях, на поліграфічному виробництві й т.д. і т.п. є визначальним у забезпеченні нормального режиму функціонування.

Затребуваність гігрометрів породила розробки й виготовлення великої кількості різних типів приладів. Більшість вимірників вологості являють собою датчики вологості з індикатором або аналоговим сигналом, або сигналу в цифровій формі. Оскільки індикаторами є здебільшого або механічні пристрою, або електровимірювальні прилади, розглянуті в попередніх розділах, зупинимося на датчиках вологості, що визначають майже всі функціональні можливості гігрометрів.

Датчики гігрометрів можна класифікувати за принципом дії на наступні типи:

волосяні датчики, у яких використовується властивість волосся змінювати довжину при зміні вологості;

ємнісні датчики, у яких при зміні вологості змінюється електрична ємність конденсатора з гигроскопичним діелектриком;

резистивні датчики, у яких змінюється опір провідника, на поверхню якого нанесений гігроскопічний шар;

пьезосорбціонні датчики, у яких волога, поглинена гігроскопічним покриттям, змінює власну частоту коливань пьезокристала, на поверхню якого нанесений шар;