שיטות מדידת הלחות

Chilled Mirror vs. Capacitive Sensor: Understanding the methods of measuring humidity

מראה מקוררת מול חיישן קיבולי: הבנת שיטות מדידת הלחות

פורסם על ידי - Brad Murray - נשיא חברת Roscid Technologies, Inc

18 יולי 2019

קיימות שיטות רבות למדידת לחות. אין שיטה אחת שהיא אידיאלית למדידת לחות בסביבות שונות. 

במאמר זה נחקור שתי שיטות נפוצות: האחת שיטת המראה המקוררת (במקור: The optical chilled mirror hygrometer), המספקת מדידה בסיסית (ראשונית) של נקודת הטל, ולעומתה שיטה אחרת בעזרת חיישן הפולימר הקיבולי (במקור:the capacitive polymer sensor), חיישן המספק מדידה שאינה בסיסית (משנית) של לחות יחסית.

מדידה בסיסית, היא כזו שבה הפרמטר הנמדד זהה להגדרה הבינלאומית הרגילה של אותו פרמטר. 

במקרה של  Chilled Mirror Hygrometer, מדידה זו היא הטמפרטורה של משטח המראה המכוסה על ידי שכבת מים הנמצאת בשיווי משקל בין שלבי המים הנוזלים והגזים. אם מדידת הטמפרטורה מתבצעת על ידי מד חום התנגדות פלטינה(PT100), המדידה שווה להגדרה של נקודת הטל. טבלאות שנבנו על ידי NIST, ובמיוחד על ידי וקסלר וגרינשפן, קובעות את השוויון בין נקודת הטל ולחץ האדים של מים. באמצעות שקילות זו ומדידת טמפרטורה שנייה, מהותית, מבינה את ההגדרה של לחות יחסית: לחץ אדי של לחץ מים / רוויה (טמפרטורה) של הגז שנמדד, X100 (%), כלומר% RH = 100 * PH2Ov / PSAT. תוספת למדידה שלישית, לחץ הגז המדגם מאפשרת מדידה של כמעט כל פרמטר לחות אחר. כמה דוגמאות יחידות נוספות: לחות מוחלטת (gH2Ov / m3), יחס ערבוב (gH2Ov / kgDRY), חלקים למיליון (PH2Ov / (PTot-PH20)), 

מראות מצוננות משמשות כאשר הדיוק, בדרך כלל + -0.15 מעלות צלזיוס, הוא בעל חשיבות עליונה. כמו כן, מראות מצוננות עובדות היטב בגלל המסיביות שלהם, התחזוקה הפשוטה ויכולתם למדוד במדויק לדגום גז במרחוק מהתהליך, כלומר תנורים, מייבשים וכו '. ניתן למדוד נקודות טל בערכים גבוהים מהלחות הסביבתית  על ידי חימום המראה המצונן והרכיבים הנלווים אליו. . מראות מקוררות יכולות להיות,, בנויות לכניסה ישירה אל תוך התהליך, בתנאי שהטמפרטורה של התהליך היא <~ 95 מעלות צלזיוס.

יישומים שבהם דרושה עלות נמוכה, יחסית למראה מקוררת. ניתן בדרך כלל להשתמש  במוצר בעלות נמוכה יותר. בחירה טובה היא חיישן RH קיבולי. טווחי מחירים נרחבים, כאשר טווח המחירים של הגשש  הם כיול המפעל לפי תקני  NIST, הבנייה מפלדת אל חלד, והתאמה לעבודה בלחץ גבוה, היא תורמת עלויות משמעותיות. אף על פי כן, משדר מבוסס חיישן קיבולי עם תכונות אלה נע בין 1/5 ל- 1/2 מעלות המכשיר המבוסס על  המראה המקוררת.

יתרונות נוספים של חיישן מבוסס קיבולי הם גודלם הקטן, צריכת חשמל נמוכה וטווח טמפרטורות גבוהות במיוחד. ניתן לחבר כמשדר עם יציאת זרם בהזנה של מתח נמוך, מה שמוריד את עלות ההתקנה. המדידה זקוקה לשני חוטים בלבד, המחוברים בדרך כלל ישירות ל PLC, בדיקות מסוג זה פופולריות מאוד למדידה בקווי אוויר דחוס, בעיקר כדי לפקח על יובש האוויר, ולהגן מפני עיבוי מים במערכת, הימנעות ממחיר יקר בדרך כלל. בעיה.המדידה יכולה להתבצע בטמפרטורות של עד ~ 200 מעלות צלזיוס. כאן מתבצע חיסכון גדול בהרבה בהשוואה למראה מקוררת ומחוממת ומערכת דגימה נלווית.

חסרונות של מדידה מבוססת קיבוליות הם משמעותיים. מומלץ בכיול חוזר תקופתי, בגלל אופי המשני של המדידה, כיוון שלקיבול אין חלק בהגדרת הלחות. זו לא טכניקה ברמה ראשוניתו, בכל המקרים, מחייבת כיול של במקביל לסטנדרט ראשוני אחר, הקיבול לעומת שינוי הלחות. לחות היא רק אחד המשתנים לשינוי הקיבול המדוד, אשר יכול להיות מושפע מחשיפה לעיבוי, הזדקנות, חשיפה לכימיקלים מסוימים וכו '. זה המקום בו מראות מקוררות משיגות את הטוב ביותר, ומספקות אמון גבוה בתוצאת המדידה, הדורשות ניקוי מדי פעם בלבד. של משטח המראה. ניתן לעצב מראה מקוררת כך שיש לה רק פלדת אל חלד וספיר כחומרים הרטובים, מה שהופך את תא המדידה לאדיש לרוב הכימיקלים התעשייתיים. חברות רבות משתמשות בשילוב של שתי הטכנולוגיות, ומאפשרות "בדיקות נקודתיות" של הבדיקות הקיבולות, והיכולת לכייל בדיקות לחות באמצעות מראה מקוררת, כסטנדרט כיול.

לסיכום, בחירת הטכנולוגיה הנכונה למדידת לחות ליישום שלך עשויה להיות מורכבת. זהה את הצרכים שלך והכיר את היישום שלך. כך, למשל, אם תקציב, מהירות תגובה, טמפרטורה מוגברת מעל 100C וצורך במספר עצום של יחידות למדידת יישום סביבתי יומיומי, סביר להניח שחיישן מבוסס פולימר (קיבולי) יהיה הבחירה. אם דיוק מדויק, יציבות, יכולת הדירות, חיי המוצר, תחזוקה פשוטה וחוסר הרגישות  שלו לגזים אגרסיביים, מראה מקוררת  צריכה להיות הבחירה.

לקריאת המאמר המקורי לחץ כאן

צפו בשורת המוצרים המלאה של Roscid Technologies באתר www.roscidtechnologies.com