Глава 6

датчики влажности

Измерение содержания влаги в окружающем воз­духе представляет интерес во многих областях, так как влажность воздуха оказывает влияние на само­чувствие людей. Слишком сухой воздух вызывает, например, увеличение числа простудных заболева­ний, прежде всего органов дыхания, в то время как при повышенной влажности из-за усиленного потоот­деления возникает чувство дискомфорта. В связи с этим в кондиционируемых помещениях важно под­держивать оптимальную влажность воздуха. При этом ее значения в каждый текущий момент опреде­ляются датчиками влажности (гигрометрами),' по­дробно описанными в данной главе.

6.1. Осног.ные определения

При описании влажности воздуха, как известно, следует различать следующие понятия.

Абсолютная влажность h'_ahs показывает, какое ко­личество воды содержится в 1 м³ воздуха:

Fats — масса воды/объем воздуха [г/м³].

Влажность насыщения F_S(,_t характеризует макси­мальное количество воды, которое может содержать­ся в 1 м³ воздуха при определенной температуре и атмосферном давлении без образования конденсата:

Fsat(Т) = максимальное количество воды/объем воздуха [г/м³].

Зависимость влажности насыщения от темпера­туры (Т) представлена на рис. 6.1.1.

Относительная влажность F_rei представляет собой выраженное в процентах отношение абсолютной влажности к влажности насыщения. По этой причине относительная влажность также зависит от темпера­туры, как это видно на рис. 6.1.2:

F_fel(T) =

— - ^abs . 1 по, о/

- P*at(T) ' ^/0-

6.2. Конденсационный гигрометр на основе хлорида лития

Как видно из рис. 6.2.1, принцип из­мерения конденсаци­онного гигрометра на основе хлорида лития (LiCl) довольно прост. В данном случае ис­пользуются два свой­ства гидрата хлорида лития. Во-первых, он является гигроскопич­ным веществом, а по­тому поглощает моле­кулы воды и, во-вто­рых, возникающий при этом водный раствор LiCl представляет собой электролит, способный проводить электрический ток. Когда LiCl, помещенный в датчике (рис. 6.2.1) в кап­сулу из стеклоткани (2), поглощает содержащиеся в атмосфере водяные пары, проводимость между вит­ками спирали (3) увеличивается. В результате этого между ними возникает ток, ведущий к нагреву всего датчика, и в итоге устанавливается равновесное со­стояние между фазой водяного пара и жидкой фазой. Температура, устанавливающаяся автоматически в этом равновесном состоянии, становится мерой

концентрации водяных паров в окружающем воздухе. В свою очередь температура измеряется датчиком типа Pt-ЮО, являющимся конструктивным элементом датчика влажности. Поскольку эта температура пере-

ходного состояния (температура перехода) почти ли­нейно связана с температурой точки росы (рис. 6.2.2), она служит прямой мерой содержания влаги в воз­духе.

6.3. Емкостные датчики влажности

Недорогими и прежде всего простыми в обраще­нии являются датчики влажности емкостного типа. Они состоят из специальной пленки с напиленным с двух сторон слоем золота (рис. 6.3.1). Таким обра­зом, пленка служит диэлектриком плоского конден­сатора. С помощью соответствующей измерительной, схемы, более подробно на которой остановимся ниже, это изменение емкости можно преобразовать в по­стоянное напряжение. Общее устройство такого дат­чика (фирма Valvo) показано на рис. 6.3.2, а в табл. 6.3.1 приведены его характеристики.

Зависимость емкости датчика от влажности воз-gyxa (Frei) приведена на рис. 6.3.3. Поскольку^ эта

характеристика изогнута (нелинейна),непосредствен­ную индикацию можно осуществить только при соот­ветствующим образом откалиброванной шкале или