Ang isang malawakang ginagamit na instrumento para sa pagsukat ng halumigmig ng hangin (at iba pang mga gas) ay isang condensation hygrometer. Ang prinsipyo ng operasyon nito ay ang pagsukat ng temperatura, na tinatawag na dew point, kung saan nagsisimula ang paghalay ng kahalumigmigan mula sa hangin.
Ano ang air humidity
Ang isang hygrometer ay sumusukat sa moisture content ng hangin, na maaaring ilarawan bilang isang ganap o relatibong halaga. Ang una sa kanila ay nagbibigay lamang ng masa ng singaw ng tubig sa 1 metro kubiko. m ng hangin sa isang naibigay na temperatura. Ngunit ang pangalawa ay nagpapakita kung gaano kalapit ang singaw ng tubig sa hangin sa isang estado ng saturation, i.e. sa dynamic na equilibrium kasama ang likidong bahagi nito - kapag walang pagsingaw o condensation. Ito ay katumbas ng ratio ng nasusukat na absolute humidity ng hangin sa absolute humidity nito sa saturation state. Kapag ang singaw ng tubig sa hangin ay puspos (muli, sa isang naibigay na temperatura), ang relatibong halumigmig ng hanging iyon ay 100%. Sa hangin na may unsaturated water vapor, ito ay, naaayon, mas mababa.
Paano gumagana ang condensation hygrometer
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng anumang aparato para sa pagtukoy ng halumigmig ng hangin, bilang panuntunan, ay ang pagsukat ng ilang iba pang dami, tulad ng temperatura, presyon, masa, o mekanikal at elektrikal na mga pagbabago sa isang sangkap na sumisipsip ng kahalumigmigan. Sa pamamagitan ng naaangkop na pagkakalibrate at pagkalkula, ang mga sinusukat na halaga na ito ay maaaring humantong sa pagpapasiya ng ganap o kamag-anak na kahalumigmigan. Ang isang napakahalagang papel sa prosesong ito ay nilalaro ng temperatura kung saan nangyayari ang vapor saturation, na tinatawag na dew point. Bilang isang patakaran, ang mga modernong elektronikong aparato para sa pagtukoy ng halumigmig ng hangin ay sumusukat sa temperatura na ito o mga pagbabago sa kapasidad ng kuryente o resistensya ng iba't ibang mga absorbent substance, na pagkatapos ay kino-convert (awtomatikong) sa mga tagapagpahiwatig ng kahalumigmigan.
Condensation hygrometer device
Ang kanyang gawa ay tiyak na nakabatay sa pagsukat ng singaw ng tubig sa hangin sa pamamagitan ng paraan ng dew point. Ang pamamaraang ito ay nagsasangkot ng paglamig ng isang ibabaw, karaniwang isang metal na salamin, sa isang temperatura kung saan ang tubig sa ibabaw ng salamin ay nasa equilibrium na may vapor pressure ng tubig sa sample na gas sa itaas ng ibabaw. Sa temperatura na ito, ang masa ng tubig sa ibabaw ng salamin ay hindi tumataas (kung ang ibabaw ay masyadong malamig) o bumababa (kung ang ibabaw ay masyadong mainit), ibig sabihin, ang singaw sa itaas ng salamin ay nasa dynamic na balanse kung saan ang condensate ng tubig ay naka-on. ang salamin (puspos ang singaw).
Ang salamin na ito ay gawa sa isang materyal na may magandang thermal conductivity (tulad ng pilak o tanso) atnilagyan ng inert metal tulad ng iridium, rubidium, nickel o ginto upang maiwasan ang pagdumi at oksihenasyon. Ang salamin ay pinalamig ng isang thermoelectric cooler (Peltier effect) hanggang sa pagbuo ng condensate. Ang isang sinag ng liwanag, kadalasang mula sa solid-state broadband light emitting diode, ay nakadirekta sa ibabaw ng salamin, at sinusubaybayan ng photodetector ang naaaninag na liwanag, na ang daloy nito ay maximum kapag walang condensation sa salamin.
Paraan ng pagpapatakbo ng child mirror hygrometer
Kapag nabubuo ang hamog sa ibabaw ng salamin ng salamin, nakakalat ang naaaninag na liwanag. Sa kasong ito, ang flux nito na pumapasok sa photodetector ay bumababa, na humahantong sa isang pagbabago sa output signal ng huli. Ito naman ay kinokontrol ng analog o digital thermoelectric cooler control system na nagpapanatili ng matatag na temperatura ng salamin sa dew point. Sa wastong disenyong sistema, ang salamin ay pinananatili sa isang temperatura kung saan ang rate ng condensation ay eksaktong katumbas ng rate ng evaporation ng dew layer. Sinusukat ng tumpak na miniature platinum resistance thermometer (PRT) na naka-mount sa salamin ang temperatura nito sa puntong iyon, na awtomatikong na-convert sa humidity reading.
Ang hygrometer para sa pagsukat ng air humidity ng isinasaalang-alang na disenyo ay kinabibilangan din ng vacuum pump para ibomba sa nasuri na bahagi ng gas, at karagdagang mga elemento ng pagsasala sa maruruming kondisyon.
Mga kalamangan ng mga itinuturing na hygrometer
Ang ganitong mga instrumento, batay sa isang simpleng prinsipyo ng pagpapatakbo, na may malawak na saklaw ng pagsukat, mataas na katumpakan at matatag na pagbabasa, ay malawakang ginagamit sa industriya at siyentipikong pananaliksik. Ang karaniwang dew point hygrometer, hindi tulad ng maraming iba pang humidity sensor, ay maaaring gawing napaka-stable, halos hindi masusuot, na pinapaliit ang pangangailangan para sa muling pagkakalibrate. Ang dew point humidity hygrometer ay may kakayahang sukatin ang dew point sa hanay ng temperatura mula 100 °C hanggang sa minimum na -70 °C. Sa kasong ito, ang katumpakan ng pagsukat ay ikasampu ng isang degree.
Maraming hygrometers ng isinasaalang-alang na disenyo ay nilagyan ng microprocessor control at, kasama ng resistive temperature sensor, ay kayang kalkulahin at ipakita sa isang panlabas na indicator ang anumang nais na mga parameter ng halumigmig bilang karagdagan sa o sa halip ng dew point. Bilang karagdagan, pinapayagan ng mga device na ito ang paglipat ng mga resulta gamit ang wireless na teknolohiya. Naturally, ang mga naturang device ay malawakang ginagamit bilang bahagi ng iba't ibang sistemang pang-industriya para sa awtomatikong pagkolekta ng data at kontrol ng mga nauugnay na teknikal na proseso.
Magkano ang halaga ng isang hygrometer na tulad nito? Ang presyo nito, siyempre, ay pangunahing tinutukoy ng hanay ng mga ipinatupad na pag-andar, depende sa pagkakaroon at pagiging kumplikado ng electronic control system ng device. Kaya, ang isang nakatigil na condensation hygrometer na mukhang isang digital oscilloscope ay nagkakahalaga ng hindi bababa sa $4,000. Ang mga partikular na "advanced" na mga modelo ay maaaring nagkakahalaga ng higit sa $10,000. Sa palengkeMakakahanap ka rin ng fully functional na portable hygrometer. Ang presyo nito ay mula 1 hanggang 2 thousand dollars.
Mga disadvantages ng condensation hygrometers
Habang ang itinuturing na sistema ng mga hygrometer ay itinuturing na pinakamabisa sa proseso ng pagsukat, ang kawalan nito ay ang hindi maiiwasang kontaminasyon ng mga bahagi ng sinusukat na landas sa panahon ng operasyon.
Ang mga hygrometer na nilagyan ng mga pinalamig na salamin ay may posibilidad na pataasin ang mga kamalian sa pagsukat dahil sa pagkakaroon ng mga natutunaw at hindi matutunaw na contaminant na idineposito sa salamin. Ang mga hindi matutunaw na particle ay nakakaapekto sa mga optical na katangian ng salamin. Ang katamtamang dustiness o ang hitsura ng mga hindi matutunaw na particle sa salamin ay nagbibigay ng mga sentro ng konsentrasyon kung saan maaaring mabuo ang hamog o hamog na nagyelo, at sa gayon ay tumataas ang oras ng pagtugon ng device. Ang mga natutunaw na dumi ay nakakaapekto sa dami ng presyon ng singaw mula sa condensed moisture sa salamin, na nagbabago sa dew point. Ang mga modernong pagsukat ng hygrometers (kahit ang kanilang mas sopistikadong mga modelo) ay may kasamang mga feature na "self-test" na nagbibigay-daan sa device na makakita at tumugon sa kontaminasyon sa pamamagitan ng paggawa ng mga naaangkop na pagsasaayos sa mga algorithm ng pagkalkula ng halumigmig.
Anuman ang mga kakayahan na ito, halos lahat ng hygrometer na pinag-uusapan ay kailangang suriin at linisin nang pana-panahon.
Pagpapanatili ng Chilled Mirror Hygrometers
Ano ang inirerekomenda ng manual ng pagtuturo sa gumagamit ng device sa ganitong kahulugan. Ang isang hygrometer na sensitibo sa dumi ay dapatpana-panahong linisin upang matiyak ang katatagan ng mga resulta ng pagsukat, bagama't maaari nitong dagdagan ang halaga ng pagpapanatili nito. Ang pag-inspeksyon sa salamin ng instrumento ay karaniwang ginagawa gamit ang built-in na mikroskopyo, at ang pagpapanatili nito ay isinasagawa nang manu-mano pagkatapos buksan ang sukatan ng compartment.
Kung ang paglilinis ng ibabaw ng salamin ay isinasagawa sa dalas na kinakailangan sa mga tagubilin para sa operasyon nito, kung gayon sa paraang ito posible na mapanatili ang katumpakan ng mga sukat. Ang maginhawang pag-access sa ibabaw ng salamin para sa paglilinis ay karaniwang ibinibigay ng isang bisagra sa pagitan ng mga optical na bahagi at ng salamin. Makakahanap ka na ngayon ng anumang condensation hygrometer na kailangan ng consumer sa merkado. Ang larawan sa ibaba ay nagpapakita ng isang halimbawa ng pagpapatupad nito.
Paggamit ng mga hygrometer sa metrology
Ang isang maayos na dinisenyo at pinapanatili na chilled-mirror hygrometer ay nagbibigay ng mga sukat ng halumigmig na may mga order ng magnitude na mas tumpak kaysa sa iba pang sikat na moisture meter. Ang likas na katumpakan ng pagsukat nito, lalo na kapag nilagyan ng platinum resistance thermometer para sa pagsukat ng temperatura, salamin at medium power microscope para sa mirror monitoring, ay ginagawa itong perpekto para sa metrological measurements. Ang mga posibilidad ng pagpapadala ng impormasyon sa pamamagitan ng wireless digital na mga channel ng komunikasyon ay nagbubukas ng malawak na posibilidad para sa paggamit ng mga naturang hygrometer sa mga pandaigdigang sistema para sa pagkolekta at pagproseso ng meteorolohiko na impormasyon.
Gamitin sa mga factory lab at kontaminadong kapaligiran
Ang air humidity meter na ito ay perpekto para sa pagsukat ng ganap nitong halaga sa mga laboratoryo ng klima ng pabrika. Kadalasang ginagamit ang mga ito bilang mga sanggunian upang makontrol ang katumpakan ng iba pang mga instrumento, gaya ng mga relative humidity sensor na ginagamit upang kontrolin ang mga environmental test chamber.
Ang katatagan ng mga materyales na ginamit sa paggawa ng mga hygrometer na ito, pati na rin ang kakayahang paulit-ulit na linisin ang mga ito, ay ginagawang angkop ang mga instrumento para sa napakahabang buhay ng serbisyo sa mga kapaligirang may karamihan sa mga contaminant nang walang pagkawala ng pagkakalibrate. Ang katatagan ng performance na ito ay ginagawang angkop ang mga ito para gamitin sa mga stream ng gas kung saan ang mataas na antas ng mga contaminant sa mga sample ng gas ay hindi na mababawi na nakakapinsala sa hindi gaanong matatag na mga uri ng humidity sensors. Halimbawa, ang ganitong uri ng hygrometer ay malawakang ginagamit upang kontrolin ang punto ng hamog sa panahon ng pagtigas ng init ng mga ibabaw ng mga produktong metal sa isang kapaligiran ng hangin na may mga espesyal na dumi. Sa ganitong mga kaso, ang pagbibigay ng madaling access sa salamin para sa paglilinis ay lalong kanais-nais.
Produksyon na sensitibo sa kahalumigmigan
Ang mga espesyal na proseso ng packaging na kinakailangan sa paggawa ng mga parmasyutiko, pelikula, coatings at iba pang produkto ay madalas na sinusubaybayan ng mga pinalamig na mirror hygrometer. Muli, ang kanilang pagpili sa kasong ito ay naiimpluwensyahan ng katatagan ng katumpakan ng pagsukat at mahabang buhay ng serbisyo. Bukod dito, dahil ang mga prosesong ito ay malamang na hindi gaanong sensitibo samga gastos sa instrumento, ang mataas na halaga ng mga hygrometer na ito ay hindi isang determinadong salik sa pagpili ng scheme ng pagsubaybay sa kahalumigmigan.
Mga gas na may mataas na temperatura at ang kanilang mga dew point
Ang ganitong uri ng hygrometer ay kadalasang pinipili upang sukatin ang temperatura ng dew point sa itaas ng temperatura sa paligid. Ang mga pinalamig na salamin na instrumento ay ginamit noong 1966 upang subaybayan ang Apollo rocket hydrogen fuel cells na tumatakbo sa 250°C at 700 psi. Sa mga teknolohiyang thermoelectric mirror cooling ngayon, ang mga punto ng hamog na hanggang 100 °C (at mas mataas, sa pag-aakalang mas mataas ang pressure sa atmospheric) ay madaling nasusukat. Sa ganitong mga kaso, ang lahat ng ibabaw ng sukatan ng hygrometer na nakakadikit sa sample ng gas ay dapat na may temperaturang mas mataas sa pinakamataas na inaasahang punto ng hamog, kung hindi, magkakaroon ng condensation sa mga ibabaw na ito at ang pagsukat ay magiging mali.
Sa mga hygrometer na idinisenyo upang sukatin ang dew point ng matataas na temperatura na mga gas, karaniwan nang gumamit ng mga electric heater na kinokontrol ng thermostatically upang panatilihing mas mataas ang mga dingding ng sukatan ng silid sa pinakamataas na inaasahang punto ng hamog. Ang mga solid-state na optical component gaya ng mga LED at detector ay pinananatili sa kanilang nominal na operating temperature (karaniwang 85°C) upang maiwasan ang pagkasira at pinsala sa hygrometer. Magagawa ito sa pamamagitan ng thermally insulating mga bahaging ito mula sa heated measurement chamber.
