кція вимірювальної головки: 1 - джерело світла; 2-фоточутливі детектор; 3-регулятор; 4-охолодження-нагрів; 5-датчик температури; 6-дзеркало; 7-харчування; 8-оптичних блок; 9-термістор; 10-фоторезистор; 11-вікно; 12-дзеркало; 13-газ; 14-вимірювання температури; 15-охолодження; 16 - терморезистор.
Основними елементами гігрометра є дзеркало і система регулювання його температури, датчик для вимірювання температури дзеркала (платиновий термометр опору або термопара), джерело світлового пучка і оптичний детектор.
Джерело світла висвітлює металеве дзеркало таким чином, щоб в відсутність конденсату світло на детектор не потрапляв. Потім проводиться охолодження дзеркала (ефект Пельтьє, блок охолодження, сухий лід, рідкий азот тощо) аж до появи конденсації. При появі шару роси або інею розсіяне світло потрапляє на детектор, який через систему підстроювання дає команду на підігрів дзеркала. При підвищенні температури роса зникає і зникає також розсіяне світло, що знову призводить до охолодження дзеркала. За допомогою належної налаштування можна отримати шар конденсату певної товщини і досягти, таким чином, рівноважного стану між парою і його конденсатом. Датчик температури, що прикріплюється до зворотної сторони дзеркала, дозволяє виміряти його температуру.
Градієнти температури, витоку тепла. Згідно теоретичному визначенню, температура точки роси відноситься до межі розділу повітря - вода. У матеріалі між цією поверхнею і датчиком температури, закріпленим із зворотного боку дзеркала, існує градієнт температури. Додаткова похибка вноситься теплопровідністю проводів датчика і саморазогрева датчика при використанні платинового термометра опору. Слід, однак, відзначити, що все це - систематичні похибки, які можна врахувати при градуюванні гігрометра.
Точка роси і крапка інею. При точці роси нижче 0 ° С вода може перебувати у вигляді льоду або переохолодженої рідини. Таким чином, для однакових масових відносин вологи можливі два рівноважних стану, які відповідають різним рівноважним парціальним тискам. Тому при даному масовому відношенні вологи температура точки роси і температура появи інею можуть бути різними, і цим розходженням можна знехтувати.
Парадоксально, що якщо обложений шар містить домішки, то цей ефект не виявляється. Його можна уникнути різними способами, наприклад, вібрацією дзеркала або охолодженням до дуже низьких температур, щоб напевно потрапити в твердофазних область, з подальшим підвищенням температури до точки інею.
Фазовий перехід вода - лід не обов'язково відбувається поблизу 0 ° С. Деякі прилади можуть функціонувати у воді, переохолодженої до температур нижче - 10 ° С. Деякі гігрометри забезпечені засобами оптичного спостереження дзеркала, якою б не була температура точки роси.
Знесення характеристики системи детектування. Детектор і пов'язаний з ним блок електроніки мають дуже високу чутливість. Необхідно регулярно проводити градуювання гігрометрів для компенсації:
дрейфу системи детектування;
впливу забруднень на поверхні дзеркала, які розсіюють світло;
появи дефектів на поверхні дзеркала (подряпин в результаті чистки).
Для градуювання випаровують всю росу або іній і виробляють автоматичну компенсацію зміни відбивної здатності дзеркала (обумовленого головним чином забрудненням дзеркала).
Метрологічні характерістікі
Конденсаційний гігрометр - єдиний прилад, робочий діапазон вимірювань якого досить широкий: від - 70 ° С до +100 ° С (у ряді випадків навіть вище). Деякі гігрометри цього типу передбачають можливість функціонування при температурах аж до 180 ° С для вимірювання точки роси кислот або для проведення вимірювань під тиском.
Точність точки роси залежить, з одного боку, від точності вимірювання температури, а з іншого - від різних систематичних похибок. Деякі моделі приладів мають паспортну похибка не більше ± 0,2 ° С. Така точність вимагає, при температурах нижче 0 ° С, знання складу конденсату.
Час запізнювання самого приладу зазвичай мало в порівнянні з постійною часу системи відбору проб і становить декілька хвилин для температури точки роси вище приблизно +20 ° С. При - 80 ° С і витраті повітря 10 л/год для утворення шару льоду товщиною 0,3 мкм потрібно 3 год, що дає порядок величини постійної часу запізнювання. Важливим достоїнством гігрометрів цього типу є їх здатність працювати в корозійному середовищі (продукти згоряння).
Складність конструкції і крихкість конденсаційних гігрометрів, їх висока вартість і необхідність частого регулювання обмежують застосування цих приладів лабораторними дослідженнями.
