Одна з можливих конструкцій оптичного датчика вологості дана на рис. 4. Резонансна воднева лампа з вікном з фтористого магнію розташовується на відстані в кілька міліметрів від фотоелемента з катодом з нікелю. Нікелевий фотоелемент має довгохвильову границю чутливості -190 нм. Вікна з фтористого магнію мають короткохвильову кордон прозорості 110 нм. У цьому діапазоні довжин хвиль (від 190 до 110 нм) у спектрі водневої лампи присутня тільки резонансне випромінювання 121,6 нм яке і використовується для вимірювання абсолютної вологості без будь-якої монохроматизації.
У оптичного датчика, схема якого зображена на рис. 4 є ще одна особливість - можливість змінювати чутливість зміною відстані від лампи до фотоприймача. Справді, зі збільшенням відстані нахил характеристики dU/dN вихідного сигналу від концентрації прямо пропорційний величині зазору між лампою і фотодиодом.
Важливою якістю оптичного датчика є наслідок із закону Ламберта-Бугера-Бера, яке у тому, що такий датчик потрібно калібрувати тільки в одній точці. Якщо, наприклад, визначити сигнал з приладу при якій-небудь однієї певної концентрації парів води, то відградуювати шкалу приладу можна розрахунковим шляхом на тій підставі, що зміна логарифма сигналів при різних концентраціях одно:
(6)
де N - концентрація (число) молекул в одиниці об'єму; Оґ О» - перетин поглинання, I - довжина поглинаючого проміжку.
Для визначення відносної та абсолютної вологості на практиці часто використовуються прилади, що отримали назву психрометрів. Психрометри являють собою два однакових термометра, один з яких обгорнутий гнотом і змочується водою. Мокрий термометр показує температуру нижче, ніж сухий термометр в тому випадку, якщо відносна вологість не дорівнює 100%. Чим нижче відносна вологість, тим більше різниця показань сухого і мокрого термометрів. Для психрометрів різних конструкцій складаються так звані психрометричні таблиці за якими знаходяться характеристики вологості.
Психрометр не дуже зручний в експлуатації, оскільки його свідчення не просто автоматизувати, і потрібне постійне зволоження гнота. Проте саме психрометр є найпростішим і разом з тим досить точним і надійним засобом вимірювання вологості. Саме з психрометрів частіше всього градуюються гігрометри з волосяними, ємнісними або резистивними датчиками.
На закінчення коротко зупинимося на методах вимірювання вологості рідин і твердих матеріалів. Найбільш поширеним є метод висушування або випарювання вологи з речовини з наступним зважуванням. Зазвичай пробу висушують до тих пір, поки не перестане змінюватися її вага. При цьому, природно, робиться два допущення. Перше - що вся сортована і хімічно зв'язана волога при обраному режимі випарювання випаровується. І друге - що разом з вологою не випарується ніякий інший компонент. Очевидно, що в багатьох випадках гарантувати коректність виконання процедур випарювання дуже складно. Іншим універсальним методом вимірювання вологості рідких і твердих тіл є метод, коли волога з них переходить в газову фазу в якому-небудь замкнутому об'ємі. У цьому випадку стандартизують методику підготовки проби, а виміру ведуть одним зі згаданих типів гігрометрів, призначених для вимірювань вологи в газовій фазі. З метою отримання надійних результатів такі пристрої калібрують по стандартних зразках вологості.
3. Вимірювання вологості психометрическим вологоміром
Вологість газів, рідин і твердих матеріалів - один з важливих показників у технологічних процесах. Вологість газів, наприклад, необхідно вимірювати в сушильних установках, при очищенні газів, у газозбірниках, при кондиціонуванні повітря і т.д. Вимірювання вмісту води в нафти, спиртах, ацетоні проводять у процесах нафтопереробки і нафтохімії, в пульпах - у виробництві сірчаної кислоти і мінеральних добрив. Вимірювання вологості твердих сипучих матеріалів займає важливе місце у виробництві фарб, мінеральних добрив, будівельних матеріалів; вологість волокнистих матеріалів визначає якість продукції при виробництві паперу і картону.
Вологість газів у технологічних процесах звичайно вимірюють Психрометричний методом.
Дія Психрометричний вологомірів заснована на вимірі двох температур: температури В«сухогоВ» термодатчика, поміщеного в аналізований газ, і температури В«мокрогоВ» термодатчика, загорнутого в панчоху з вологої тканини, кінець якої опущений у воду. За рахунок випаровування води цей термодатчик охолоджується до температури меншої, ніж температура газу. Із збільшенням вологості газу випаровування йде менш інтенсивно і температура В«мокрогоВ» термометра росте. При вологості 100% вода взагалі не буде випаровуватися і температури обох термодатчиків зрівняються.
У промислових вологомірах в якості термодатчиків зазвичай використовують термометри опору, включені. в схему для вимірювання відносини їх опорів, тобто відносини температур В«мок...
