Датчики влажности газов (воздуха)

Датчики и приборы для измерения влажности воздуха и газов называют гигрометрами или гумидостатами, для измерения влажности тел в других агрегатных состояниях – влагомерами. Основные затруднения при измерении и регулировании влажности связаны с ее функциональной зависимостью от температуры и парциального давления водяных паров. Это особенно сказывается при связанном регулировании важнейших технологических параметров в вентиляционных, сушильных и холодильных установках – крупнейших потребителях тепловой и электрической энергии.

Среди многочисленных методов измерения влажности практическое применение получили: психрометрический – по разности температур; точки росы – по началу конденсации водяного пара; электролитический; сорбционный, основанный на переменных свойствах гигроскопических тел; методы полного поглощения, конденсационный, диффузионный; диэлькометрический (с использованием излучений сверхвысоких частот СВЧ); поглощения инфракрасных, ультрафиолетовых, радиоактивных излучений.

Первые два метода связаны с использованием датчиков температуры для измерения влажности. Наибольший интерес представляют электрические психрометры, схемы которых определяются видом измеряемой величины (относительная или абсолютная влажность) и типом применяемого датчика (термоконтакторы, терморезисторы и т.п.).

Действие сорбционных гигрометров деформационного типа основано на изменении упругости и геометрических размеров некоторых тел. К наиболее распространенным датчикам относится волосной, чувствительным элементом которого служит прядь обезжиренных человеческих волос 1, растянутая пружиной 4. В зависимости от влажности воздуха положение указателя 3 и связанного с ним преобразователя 2 будет меняться, формируя сигнал об изменении влажности (рис. 62). В последнее время вместо волосных стали применятся влагочувствительные элементы из пластиков в виде нитей, мембран, полос.

 

Датчики давления (разрежения)

В большинстве датчиков давления используется принцип преобразования давления в механическое перемещение или усилие. Для измерения очень больших давлений применяются электрические датчики, а для контроля за малыми давлениями используются датчики косвенных измерений вязкости, теплопроводности, степени ионизации.

Жидкостные или гравитационные приборы с гидростатическим принципом действия широко распространены благодаря простоте и относительно высокой точности. Наполнителями жидкостных манометров являются дистиллированная вода, подкрашенный этиловый спирт, ртуть, керосин, дихлорэтан, толуол и другие жидкости, не меняющие со временем своих физико-химических свойств. Для использования дифманометров в качестве датчиков необходимы преобразователи сигнала перемещения уровня заполнителя, например, поплавки.

Механические – мембранные датчики – круглые пластины постоянной толщины, находящиеся между двумя тарелками (рис. 63,а), образующими герметичные упругие камеры. В сечении– мембраны плоской (рис. 63,а), гофрированной (рис. 63,б) и выпуклой (рис. 63,в) формы, причем последняя разновидность называется хлопающей мембраной. Особенно широко в автоматике применяются сильфоны – гармониковые мембраны (рис. 63,г), обладающие большой способностью к деформированию. Трубчатые пружины Бурдона плоской и спиральной формы широко применяются в устройстве традиционных пружинных манометров. Материалом служат металлы – стали и бронзы (упругие) и неметаллы – капрон, пропитанные ткани, резина, пластики (вялые мембраны выполняются с жестким центром – рис. 63,д).

В датчиках с электрическим выходом используется пьезоэффект в кристаллах сегнетовой соли, кварца и тензоэффект, когда тензоэлементы наклеивают, например, на мембрану или сильфон.