ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА

Б. ШЛИМОВИЧ, Радио №2/1964, ст.37

Дистанционный электропсихро­метр ЭПГ — АФИ

Одним из наиболее точных при­боров, применяемых для измерения влажности воздуха при положи­тельных температурах, является ас­пирационный психрометр. Обычно психрометр состоит из двух ртутных термометров, закрепленных в кор­пусе, и вентилятора. Баллончик с ртутью у одного из термометров во время измерений непрерывно ув­лажняется. Сухой термометр пока­зывает температуру воздуха t, а смоченный — температуру V, вели­чина которой зависит от интенсив­ности испарения с поверхности тер­мометра.

Абсолютная влажность воздуха е может быть вычислена, исходя из показаний термометров, по формуле:

где Е’— максимальная упругость паров при температуре t’, р — атмос­ферное давление, Л — постоянная психрометра.

Промышленные образцы аспира­ционных психрометров с ртутными термометрами не могут удовлетво­рить всем условиям, при которых бывает необходимо измерять влаж­ность воздуха. Необходимость при­ближения наблюдателя к прибору для отсчета показаний ртутных тер­мометров ограничивает возможность использования психрометра при из­мерениях среди растений, на зна­чительных высотах над поверхно­стью почвы, в закрытых объемах воздуха и т. д. Воздействие, оказы­ваемое присутствием наблюдателя, увеличивает погрешность измерений. Отсутствует также возможность ав­томатической регистрации влажно­сти .

В последние годы были предложены конструкции психрометров с элек­трическими термометрами, которые позволяют частично преодолеть ука­занные затруднения. Один из таких приборов — электропсихрометр ЭПГ—АФИ, чувствительным элемен­том которого служит термосопро­тивление типа ММТ, обладает вы­сокой точностью и чувствительно­стью, обеспечивает дистанционность измерений и позволяет простыми средствами осуществлять автомати­ческую регистрацию измеряемых ве­личин.

Аспирация прибора производится с помощью вентилятора, приводи­мого во вращение малогабаритным электродвигателем постоянного тока типа МУ—010.

Двигатель вращается со скоро­стью до 3000 об/мин, что обеспе­чивает возможность регулировать скорость аспирации в пределах до 4 м/сек.

Смачивание батистовой материи, которой обернуто одно из термо­сопротивлений, производится авто­матически и непрерывно при подаче воды из специального резервуара.

Термосопротивления типа ММТ-4 закреплены на стойках внутри вса­сывающих патрубков с помощью проволочных отводов из мангани­новой проволоки диаметром 0,3 мм. Использование манганина обуслов­лено его малой теплопроводностью, благодаря чему практически лик­видируется теплоприток от корпуса прибора к термосопротивлению, что особенно важно для влажного тер­мосопротивления.

Для предохранения от замыкания электрической цепи через влажный батист термосопротивление покры­вают изоляционной эмалью. Измерительное устройство пост­роено по схеме неравновесного моста.

Приборы, собранные по такой схеме, позволяют наиболее просто и быстро производить измерения температуры и влажности воздуха как в лабора­тории, так и в полевых условиях.

Схема моста показана на рис. 1. Диапазон измеряемых температур разбит на два интервала, каждому из которых соответствует полная шка­ла микроамперметра. Это достигается тем, что в схему прибора входит два неравновесных моста, составленных соответственно, из сопротивлений R21—R26 (четвертым плечом в обоих случаях служит измеряемое термо­сопротивление). Переключение диа­пазонов измерения температур про­изводится с помощью ключа П1. Источником питания моста является батарея сухих элементов типа КБСЛ- 0,5 от карманного фонаря. Так как к мосту в процессе измерений не­обходимо подавать постоянное по величине напряжение, то преду­смотрена возможность регулировки его с помощью переменного сопро­тивления R19.

Регулировка напряжения произ­водится в то время, когда с помощью ключа «И — К» вместо термосонротивления в плечо моста включается постоянное сопротивление R27. Значение этого сопротивления подобрано таким образом, чтобы при его вклю­чении и правильно отрегулированном напряжении стрелка микроампер­метра отклонялась до красной черты в конце шкалы прибора.

С помощью постоянных сопротив­лений R1—R16 компенсируют раз­личия в параметрах термосопротив­лений.

Номиналы постоянных плеч моста и компенсационных сопротивлений рассчитываются по специальным фор­мулам, опубликованным в литера­туре. В качестве чувствительных элементов взяты термосопротивле­ния типа ММТ-4 с номинальным со­противлением 3 ком.

Градуировка прибора производит­ся в водяном термостате типа ТС-15 в диапазоне температур от 0° до +40°С. Контроль температуры ве­дется по ртутному лабораторному термометру с ценой деления 0,1°С. Регистрируются показания через каждые 3°С, а затем по этим данным строится график зависимости со­противления термосопротивлений от температуры. Этот график служит основой для проведения расчета параметров моста.

При правильно рассчитанных эле­ментах моста и безошибочном мон­таже прибор не требует особой наладки и сразу же дает правильные показания после подключения пи­тания. Проверка прибора произ­водится сначала при обоих сухих термосопротивлениях. Оба они дол­жны давать аналогичные показания в пределах точности прибора. Затем производится смачивание термосо­противления. Через четыре минуты после включения прибора он должен давать правильные показания тем­пературы сухого и смоченного тер­мосопротивления. По этим данным с помощью обычных психрометриче­ских таблиц определяется относи­тельная влажность воздуха.

Психрометр ППК — 1 — АФИ для измерения и регулирования относи­тельной влажности воздуха Недостатком электропсихрометров с косвенным измерением влажности является невозможность непосред­ственного определения относитель­ной влажности воздуха по шкале прибора. Необходимость перевода табличных данных показаний термо­метров в значения относительной влажности не дает возможности ав­томатизировать процесс измерения и регулирования влажности. От этого недостатка свободен предло­женный в АФИ И. В. Коробочкиным прибор, предназначенный для ди­станционного непосредственного из­мерения относительной влажности и для ее автоматического регулиро­вания. Показания прибора зависят от двух величин: разности темпе­ратур сухого и смоченного термомет­ров и температуры измеряемого воз­духа.

Принципиальная схема психро­метра ППК-1-АФИ, предназначен­ного для непосредственного измере­ния относительной влажности в диапазоне 30—100% при темпера­турах от +15 до +45°С, показана на рис. 2.

В качестве сухого термометра ис­пользованы два термосопротивления, соединенные между собой параллель­но. Как показали исследования, такой нессиметричный мост позво­ляет получить меньшую погрешность при значительно большем отношении тока, идущего через микроамперметр, к току, идущему через любое термо­сопротивление моста.

В индикаторную цепь моста вклю­чен микроамперметр типа Ml 17/1 с током полного отклонения не более 5 мка при сопротивлении рамки 3000 ом.

Последовательно с микроампер­метром в измерительную диагональ моста включено постоянное сопро­тивление Rз, величина которого оп­ределяется по формуле:

R₃ = 18 000 — R_r, ом,

где R_r — внутреннее сопротивление микроамперметра в омах. Напряжение питания моста выбирается так, что бы стрелка прибора при выключенных контрольных сопротивлениях установилась на красной черте шка­лы. Шкала микроамперметра раз­делена на 70 делений для диапазона относительной влажности 30—100%.

Схема прибора, приспособленного для питания от сети переменного тока, показана на рис. 3.

Прибор рассчитан на работу в диапазоне температур от 15 до 40^сС без специальной шкалы для изме­рения температур. «Сухое» (R_c1 и R_c2), «мокрое» (R_B) термосопротив­ления имеют идентичные характе­ристики (температурный коэффициент и номинальное сопротивление). Идентичность достигается с помощью компенсационных постоянных со­противлений R8, R₁₀, R11 и R12.

Постоянные сопротивления R7 и R9 служат для контроля величины напряжения, подаваемого на мост. Регулировка напряжения питания моста производится с помощью со­противления R6 при отключенных с помощью кнопки К «сухого» и «мокрого» термосопротивлений и под­ключенных соответственно вместо них постоянных сопротивлений R7 и R9.