9.3.3. Кулонометрические влагомеры

При кулонометрическом методе измерения влажности газов выходной ве­личиной является сила тока, необходи­мая для непрерывного и полного элек­тролиза влаги, поглощаемой влагочувствительным элементом измерительно­го преобразователя. Чувствительный элемент кулонометрического влагоме­ра (рис. 9.4) представляет собой ци­линдрический пластмассовый корпус 1, во внутреннем канале которого разме­щены два металлических электрода 3, выполненных в виде геликоидальных несоприкасающихся спиралей, к кото­рым подводится постоянный ток. Меж­ду электродами наносится пленка вы­сокоэффективного сорбента 2, имеющего высокое удельное сопротивление в сухом виде и высокую прово­димость после адсорбции влаги. В качестве сорбента в кулонометрических измерительных преобразователях используется частично гидратированная пятиокись фосфора. Через чувствительный эле­мент непрерывно проходит строго постоянное количество анализи­руемого газа. При этом происходит процесс поглощения влаги пленкой с образованием концентрированного раствора фосфорной кис­лоты согласно реакции

Р₂0₅ + Н₂0 2НРОз

Рис.9.4. Функциональная схема чувствительного элемента кулонометрического влагомера газов

1-пластмассовый корпус,

2-плёнка сорбента.

3- два металлических электрода

Одновременно под действием постоянного тока, потенциал кото­рого превышает потенциал разложения воды, из НРОз происходит электро­лиз воды.

В установившемся режиме количества поглощенной и разло­женной в единицу времени воды равны и, таким образом, сила то­ка в питающей цепи, измеряемая чувствительным электроизмери­тельным прибором, является мерой концентрации влаги в анализи­руемом газе.

Современные кулонометрические влагомеры предназначены для определения малых содержаний влаги в газах (влагосодержание по точке росы от —88 до +20° С, или от 0,107 до 815 мг/м³). Основная . погрешность измерения ±5—10%.

9.3.4. Сорбционно-частотные влагомеры

Влагомеры этой группы появились сравнительно недавно, одна­ко благодаря высокой чувствительности и широкому температур­ному диапазону (до 150° С) область их применения будет расши­ряться. Принцип действия такого влагомера основан на изменении частоты кварцевого резонатора, покрытого тонким слоем гигроско­пического вещества, при измене­нии влажности контролируемой газовой смеси. В сорбционно-ча-стотном влагомере (рис. 9.5) сравниваются частоты колебании f₁ и f₂ кварцевых резонаторов 1 и 2, поступающих к ним от генераторов высокой частоты ( около 9 МГц ) 3 и 4. Сравнение происходит в смесителе 5. Результирующая разность частот f₁ и f₂, являющаяся функцией влажности ана­лизируемого газа, усиливается усилителем 6 и поступает в виде сиг­нала измерительной информации о влажности анализируемого газа к измерительному прибору 7.

Каждый резонатор в течение 30 с находится поочередно то в по­токе исследуемой газовой смеси, то в потоке сухого эталонного газа. Переключение осуществляется по временной программе от специ­ального задатчика (на схеме не показан) с помощью кранов-пере­ключателей. Таким образом, в то время как один резонатор погло­щает влагу, второй ее десорбирует, и наоборот. Изменение массы резонатора, вызванное сорбцией влаги из исследуемой газовой среды, изменяет частоту его собственных колебаний. Поскольку сорбция влаги гигроскопической оболочкой кварцевого резонатора понижает частоту его колебаний за счет увеличения его массы, а частота второго резонатора имеет в это время номинальное значе­ние, возникает разность частот, которая и является носителем измерительной информации о влажности анализируемой газовой смеси.

Рис.9.5. Структурная схема сорбционно-частотного влагомера

В качестве адсорбционных покрытий кварцевых чувствительных элементов влагомеров используются пленки полиамида, а также мо­дифицированные пленки SiO₂.