очок схлопування, що призводить до пористій структурі шару. Наприклад, при використанні сернокислотной ванни (15%), температурі +10 ° С і напрузі електролізу 15 В утворюється порядку 7,7 • 1010 пір на 1 см 2 діаметром від 100 до 300 А кожна, так що реальна площа адсорбції складає ~ 0, 2 м 2 на 1 см 2 ефективної площі. Варіюючи технологічні параметри, можна змінювати форму, розподіл пор і, отже, властивості осаждаемого шару в залежності від очікуваної вологості. Ці параметри включають температуру і концентрацію ванни, напруга живлення, тривалість окислення і іонні добавки до розчину. Так само можна виготовляти датчики, пристосовані до певних умов: низької вологості, високій температурі і т.п.
Гігрометри, засновані на цьому принципі, найбільш зручні для вимірювання низьких значень вологості. У цьому випадку необхідно, щоб товщина пористого шару була мінімальною; після анодного осадження шар полірують, щоб зменшити його товщину і зробити датчик чутливим виключно до температурі точки роси конкретної навколишнього середовища.
Другий металевий електрод наноситься на поверхню оксиду алюмінію; для цього можуть бути використані алюміній, мідь, золото, срібло, платина, паладій, ніхром. Зазначений електрод повинен бути досить малим, щоб не закривати зверху пористий шар оксиду алюмінію більш, ніж це необхідно.
Метрологічні характеристики.
Найбільш важлива властивість гігрометра цього типу полягає в тому, що він дозволяє визначити температуру точки роси, причому в широкому інтервалі температур (від - 80 до +70 ° С).
Оскільки датчик призначений для безпосереднього використання в точці вимірювання, він не вимагає спеціального пристосування для відбору проб. Це значно покращує швидкодію приладу, оскільки при дуже низьких значеннях точки роси для встановлення рівноваги в найпростішій системі відбору проб у вигляді 1 - 2 м трубки з нержавіючої сталі і маленькою вимірювальної камери може знадобитися кілька годин при переході від точки роси +10 ° С до- 70 ° С. Дійсно, для таких дуже низьких значень точки роси час встановлення гигроскопического рівноваги системи трубок з повітрям надзвичайно велике, а швидкість встановлення рівноваги залежить від його витрати, температури, використовуваних конструкційних матеріалів і тиску в системі. Навпаки, постійна часу датчика на основі оксиду алюмінію, розташованого безпосередньо в досліджуваній газовому середовищі, дуже мала і складає всього кілька секунд.
Показання цих датчиків не залежить від потоку: максимальна допустима швидкість обмежується механічною міцністю і становить близько 50 м/с. Датчики цього типу можна використовувати при будь-яких довільних від вакууму до декількох сотень атмосфер.
Гігрометри на оксиді алюмінію дозволяють вимірювати вологості як газів, так і рідин. Тим не менш, не рекомендується використовувати ці датчики в середовищах, що містять корозійно-активні речовини, такі, як хлорид натрію, сірка які взаємодіють з алюмінієм і, отже, можуть пошкодити чутливий елемент.
. 4 Електролітичний гігрометр
Принцип дії і конструкція.
Електролітичні гігрометри дозволяють визначити дуже низькі вмісту водяної пари в природному газі, що містить інші гази.
Чутливий елемент такого гігрометра (рис. 3.4.1) складається з трубки довжиною 10 см, в якій розміщуються скорочення в спіраль електроди з платини або родію, з шаром фосфорного ангідриду (P205) між ними.
Малюнок 3.4.1 Конструктивна схема електролітичного датчика (фірма Beckaman): 1-оболонка з тефлону; 2-трубка для пропускання повітря; 3-електроди; 4-корпус з нержавіючої сталі; 5-з'єднувальні затиски.
Досліджуваний газ циркулює в вимірювальної трубці, а що міститься в ньому водяна пара поглинається фосфорним ангідридом, який перетворюється при цьому в фосфорну кислоту. Між електродами створюється постійна напруга біля 70 В, що викликає електроліз води з виділенням кисню і водню і регенерацію фосфорного ангідриду. Відповідно до закону Фарадея, який визначає співвідношення між кількістю електрики, що проходить між електродами, і кількістю води, підданої електролізу, для того, щоб відбулася дисоціація 1 г-еквівалента (тобто 9 г) води, необхідно 96500 Кл електрики. Один моль води містить 16 г кисню і 2 г водню і включає дві зв'язку. Якщо позначити масу води, розщепленої в ході електролізу за одиницю часу, через dme/dt, то сила електричного струму складе:
Метрологічні характеристики
Розглянутий гігрометр найкраще підходить для вимірювань в газах з дуже малим вмістом води. Поріг вимірювань визначається проблемами сорбції та десорбції води трубопроводами, які роблять результати промисл...
