Методы и средства измерений

Относительная влажность определяется след образом: ц=Р_в-А*(t_c-t_в)/Р_с. Необходимо обеспечивать постоянную скорость обдува влажного термометра. При скорости обдува выше 2,5-3м/с используют принудительный обдув - такие влагомеры наз аспирационными. На этом принципе основано действие автоматического психрометра. В качестве ТЭП используются платиновые термометры сопротивления.

26. Определение влажности газов (волосяные, точки росы, диэлькометрические, кулонометрические)

Сорбционные гигрометры (волосяные)

В основу работы положены разл пункты, сопровождающие сорбцию твёрдым телом паров воды. Прибор обладает св-вами некоторых типов натуральных или искусственных нитей удлиняться при поглощении молекул воды. Их наз волосяными. Диапазон измерения влажности 40-90% - волосяные; 10-40% - пружинные.

Гигрометры конденсационного действия (точки росы)

Принцип действия основан на изменении температуры, при к-ой происходит насыщение газа парами воды и конденсации его на охлажденной пов-сти. Устр-во гигрометра:

К металлич-му зеркалу припаян холодный конец термопары, к горячему спаю подано постоянное напряжение. При протекании тока холодный спай охлаждается; охлаждается и место контакта с зеркалом. При этом на зеркале появ-ся конденсат при температуре точки росы. При появ-ии капелек световой поток, падающий на место контакта, рассеивается, ток через фотоэлемент уменьшается и усилитель уменьшает сигнал на управляемый источник питания.

Охлаждение зеркала прекращается и за счет потока тепла, вносимого при обдуве, далее процесс повторяется. Измеряемая температура: -80- +40^оС, давление 0,05-10МПа, абсол погреш измерения температуры ±0,5^оС.

Электрические методы измерения влажности. Диэлькометрический. Принцип действия основан на измерении диэлектрической проницаемости среды, заполняемой конденсатор. С=е*е_о*S/d, С=f(ц). Измерение ёмкости может произв. мостовыми и резонансными методами. Этот метод реализуется с помощью конденсаторов с внутр и внеш полем.

Кулонометрический. Основан на непр-ерывном погл-ии влажного газа Р₂О₅ и его электролиза. На диэлектр-ую трубку из фторопласта изнутри наносят слой Р₂О₅. С обоих сторон трубки наносят металлические электроды, через которые подаётся постоянное напряжение на эту с-му. Измеряя ток электролиза, зависящий от числа поглощённых молекул воды.

Используется для измерения влажности газов, не взаимод-их с Р₂О_5. Погрешность измерения 5-10%.

ИК-метод. Спектры поглощения воды имеют характерные линии в области 2,5мкм. Примером такого спектра:

Если среда содержит молекулу воды, то в спектре имеется провал в области 2,5мкм.

27. Измер. влажности сыпучих и твердых мат-лов. Прямые и косвенные методы. Физические м-ды СВЧ, ИК

Измерение влажности твёрдых и сыпучих сред хар-ся двумя параметрами: 1-влагосодержание d=M/M_o; M_o-масса абсолютно сухого тела, М- масса влаги; 2- влажность ц=М/М₁, М₁-масса увлажнённого тела.

Прямые методы. Высушивание материала с измерением массы до и после сушки. Сушка ИК-методом, к-ое более проникающее в объём, чем другие излучения. СВЧ-излучение для сушки производится с помощью магнитрона. Вакуумный метод сушки, метод экстракции сушки. К хим методам измерения влажности относятся методы изучения реакции между влагой и реагентом, а затем анализ продуктов реакции. Хар-ой реакцией яв-ся реакция: SiC+H₂O, образующийся в процессе реакции ацетилен создаёт давление ~ кол-ву молекул воды.

Косвенные методы основаны на изменении физ параметров от влажности.

Электрометрические методы: кондуктометрический, основанный на зависимости проводимости твёрдого тела от влажности. Любые твёрдые тела имеют точно измеряемое значение удельного сопротивления. Увеличение влажности приводит к уменьшению этой величины. Зависимость R(ц) имеет следующий хар-р: При ц<2% сопротивление материала сравнимо с сопротивлением проводников электрических схем. При ц>50% резко падает чувствительность метода.

Диэлькометрические методы измерения влажности. Основан на изменении е и tgд - tg потерь, к-ый зависит от ц. ПИП яв-ся конденсатор, заполненный измеряемым сыпучим в-вом.

е=е_возд+е_матер; С=f(е).

Величины е и tgд зависят от частоты и температуры, поэтому исп-ся методы, искл-щие влияние этих параметров.

Физические методы измерения влажности: 1- метод СВЧ-излучения, основанный на изучении поглощения СВЧ-излучения исследуемым в-вом; 2- ИК-метод; 3- радиоизотопный метод- основан на изучении коэф-ов поглощения б,в,г- излучений изотопов ряда в-в, проходящих через влажный материал; 4- тепловой - изучение зависимости теплопроводности сухих и влажных в-в.

СВЧ-метод. Выбранная частота колебаний 30ГГц, при к-ой волна электрического колебания коротка, что и световой волны. На выходе может формироваться сигнал, к-ый зависит от коэф-та поглощения в-ва б, толщины d, плотности с, влажности ц, конструктивного коэф-та к:

U=б*с*ц*d*к

Величина ц яв-ся функцией Дш- угла сдвига фазы СВЧ-излучения.

1- относится к в-вам крупнодисперсным; 2- на уровне песка; 3- пылевидная фаза. Мах изменение Дц=30-50% от периода.

ИК-метод. Используется 2^хдлинноволновой метод: анализируемое в-во в области ИК-излучения освещается сплошным спектром. Перед объектом устанавливается 2

28. Термокондуктометрические и магнитные газоанализаторы

Принцип действия основан на процессе теплопереноса в газах под действием градиента температур.

Теплопроводность определяет кол-во тепловой энергии, проходящей через сечение в-ва в единицу времени под действием градиента температур.

Л - коэф-нт теплопроводности,

F - площадь,

dф/dl - градиент температур

Теплопроводность газов мало зависит от давления и определяется произведением длины свободного пробега на кол-во молекул в объёме. Теплопроводность зависит от температуры. Тепловое сопротивление=1/л. Для смеси газов:

Измерение конц-ции газов осущ-ся с помощью термокондуктометрических ячеек, принцип действия к-ых заключается в изменении электрического сопротивления терморезистора. Терморезисторы:

Pt-Pt, Mo-W, W-Mo-Re.

Q=q_г+q_k+q_изл+q_кр,

где q_k - конвективная составл-ая теплового потока;

q_изл - излучающая способность;

q_кр - крепление.

Однако скорость и температуру подачи газа выбирают такой, чтобы теплопередача осущ-лась за счет 1^ой состав-ей. В случае равенства теплопроводностей в измер-ом и вспомогательном канале на измерительной диагонали при появ-ии в анализируемом газе отличной от вспомогательной компоненты условия теплопередачи изменяются. При этом величина разбаланса моста будет определяться:

ДU=U_изм-U_всп;

U_изм=(1/л_анал)*К'

U_вспом=-К''*(1/л_всп);

ДU=К*(1/л_анал-1/л_всп)

Разбаланс моста ~ тепловому сопротивлению определяемой компоненты смеси или её конц-ции.

Термокондуктометрические ячейки используют для определения конц-ции газов, к-ые имеют отличия удельной теплопроводности или теплового сопротивления. Это и определяет конц-цию. Такими газоанализаторами яв-ся: H₂,Cl₂,CO₂,NH₃ и т.д. диапазон измерения 0-1%, класс точности 2,5.

29. Потенциометрический метод измер. концентрации. Констр-я электродов

Потенциометрические анализаторы концентрации жидкости основаны на изменении проводимости р-ров, которые являются электролитами. Величина проводимости зависит от подвижности анионов и катионов. В общем, виде проводимость:[см]. Измерение проводимости проводится с помощью кондуктометрических электролитических ячеек, представляющих из себя прокачиваемые ячейки с электродами. К ним подключают постоянное или переменное напряжение. В случае если используют постоянное напряжение, то на границах электрод-электролит образуется второй электронный слой. В этом слое могут проходить электрохимические процессы, которые сложно учитываемые. Если использовать переменное напряжение процесс тот же, только процесс знакопеременный, но степень поляризации на несколько порядков ниже. На работу ячейки оказывает влияние электростатическое поле (наводка). Для уменьшения влияния полей используют третий электрод:

Для уменьшения явления поляризации и облегчения условий снятия потенциала, ф-ии подвода напряжения и снятия потенциала разделены с помощью пар электродов:

Простейшие рН-метры представляют собой два полуэлемента, которые соединены между собой электрическим ключём. Полуэлемент представляет собой сосуд с р-ром электролита, в который погружён металлический электрод. В одном полуэлементе находится р-р, концентрация которого измеряется, в другом - р-р с известной концентрацией. Электролитический ключ - это трубка, заполненная р-ром и закрытая с двух сторон полупроницаемыми пробками из ваты или азбеста. Положительные ионы металла переходят в раствор, и электрод получает отрицательный заряд.

Приборы, служащие для измерения водородного показателя - рН-метрами. Их первичными преобразователями служат гальванические преобразователи, в которых роль металла играет водород, роль металлических ионов - ионы Н⁺. Основная формула для рН-метров: Е=-0,059*рН

30. Передача инф на расстояние. Модуляция. Виды. Пневматич и электрич. с-мы передачи информации (с частотным сигналом, дифф-транс, сельсинные)

Носителями инф. в измерительной технике являются электрические, пневм., гидравл., оптич. сигналы. Все СИ, созданные на основе этих носителей, имеют унифицированные вх/вых сигналы. Связь - преобразователями E/P, P/E, O/E, E/O и тд. Это объясняется необходимостью использования СИ в различных процессах.

Размещено на Allbest.ru