ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ

МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ГРАДУИРОВКИ И ПОВЕРКИ ГИГРОМЕТРОВ

Систему передачи единицы измерения от эталона (или эталонной установки) к рабочим измерительным приборам описывают проверочной схемой. Сложность соз­дания проверочной схемы для гигрометров обусловлена тем, что диапазон измерений влажности газов и паро­газовых смесей охватывает 10—11 порядков (от 5-Ю-8 до 103 г/ж3 и более), диапазон температур от —60°С и ниже. до 600 °С и выше при давлениях до 400 кгс/см2,

Скоростях от 0 до 15 місек и различном химическом со­ставе объектов измерения {Л. 11-6]. Необходимо также учесть общие требования, предъявляемые ко всем пове­рочным схемам: образцовые средства различных разря­дов должны обладать необходимой точностью, схема должна содержать минимальное число элементов и пере­даточных ступеней с максимальной унификацией элемен­тов поверочной аппаратуры и применением наиболее простых, способов и средств поверки для рабочих при­боров наиболее распространенных типов.

Б поверочных схемах для аналитических измерений в газах и воздухе используются как образцовые приборы, так и газовые смеси. заданного состава. Эти направле­ния нашли отражение в изображенной на рис. 11-1 поверочной схеме для гигрометрии [Лі 11-7], составлен­ной на основании рекомендаций национальных и меж­дународных организаций: а) Отдела стандартизации Секретариата СЭБ; б) Всемирной метеорологической организации (ВМО); в) Всесоюзного научно-исследова­тельского института метрологии (ВНИИМ); г) Нацио­нального бюро эталонов США (НБЭ).

Б основу построения схемы положено деление (не­сколько условное) гигрометров на две группы: с погруж­ными и проточными датчиками. Гигрометрам с по­гружными датчиками соответствует левая часть схемы, с проточными — правая; буквами на символах элементов схемы обозначены рекомендующие их организации: а) СЭБ; б) ВМО; в) ВНИИМ; г) НБЭ.

Схема состоит только из эталонного и одного образ­цового разрядов. Верхнее звено поверочной схемы обра­зуют эталонные установка и прибор, основаннные на аб­солютных методах. Установка /, работающая по грави­метрическому методу полного поглощения, предназначе­на для измерения объемных влагосодержаний от 1 ООО до 10000 м. д. Образцовый кулонометрический гигро­метр 2 также охватывает широкий диапазон влагосо­держаний.

В среднее звено схемы входят установки, создающие образцовые среды — паровоздушные или парогазовые смеси с заданными значениями влагоеодержания, а так­же образцовые приборы. К первой категории относятся солевые гигростаты 3, позволяющие получать воздух с относительной влажностью ф от 3 до 98%, и генерато­ры влажности — «двухтемпературный» или на принципе двух давлений 4 (10^іф^98%) и диффузионный 5 для влагосодержаний 3—20 ООО м. д.

К образцовым приборам., отнесены: гигрометр 6 с сорб - ционным электрическим датчиком, аспирационный пси­хрометр Ассмана 7, гигрометр точки росы 8, кулопомет - рический гигрометр 9 (класса точности более низкого, чем 2), пневматический мост 10 и рефрактометр СВЧ 11.

Эталонные средства используются в схеме двояким образом: для аттестации образцовых смесей, создавае­мых генераторами при различных режимах работы, и для аттестации образцовых приборов методом сличения по­казаний на парогазовых смесях различного влагоеодер­жания. Градуировка и поверка. рабочих гигрометров, проточных и погружных, также может выполняться либо по образцовым смесям, либо сличением показаний с об­разцовыми приборами. Диапазон малых и микровлаго- содержаний (ниже 100—10-Ю-6) требует применения особых образцовых средств, рассматриваемых ниже. При организации системы поверочных лабораторий в них мо­гут найти применение те или иные образцовые средства и приборы поверочной схемы.

Образцовые приборы большинства типов описаны во второй части книги. Рассмотрим теперь - еще не описан­ные элементы общей поверочной схемы.

Общепризнанным эталоном в гигрометрии среднего диапазона является гравиметрический гигро­метр полного поглощения. Измеряемую вели­чину— влагосодержаиие (отношение смеси) D определя­ют как

D=maIVcpc,

Где тп — масса водяного пара; Vc, рс — соответственно объем и плотность абсолютно сухого газа при значениях температуры и давления, соответствующих моменту из­мерения.

Установка этого типа, разработанная НБЭ [JI. 11-8] (рис. .11-2), состоит из двух основных частей: системы поглощения влаги для определения ее массы и системы измерения объема газа, прошедшего через первую систе­му. Анализируемый газ пропускают через три последо­вательно соединенных съемных стеклянных сосуда (име­ющих форму U-образных трубок), заполненных тверды - ми сорбентами — Mg(C104J2 (первая трубка) и Р2О5 (вторая и третья). Для определения величины тп срав­нивают массу трубок до н после протекания газа с по­мощью точных аналитических весов, установленных в термостатируемом помещении. Система измерения объема газа состоит из двух калиброванных по объему цилиндрических камер, изготовленных из нержавеющей стали и погруженных в термостатированную масляную ванну. Камеры автоматически заполняются попеременно;

При достижении установленного значения давления газа (50—700 мм рт. ст.) в одном сосуде реле давления пере­ключает поток осушенного газа на второй сосуд, а пер­вый соединяет с вакуумным насосом. Массу сухого газа вычисляют по числу заполнений камер с учетом его тем­пературы и давления.

Б состав установки входят вспомогательные устройст­ва: система осушки сжатого воздуха, используемого для промывки установки перед измерением, холодильная установка для понижения температуры масляной ванны и байпасная линия с запорными клапанами, дающими

Возможность соединить газовый тракт с окружающей средой, а также изолировать основные осушители.

Длительность пропускания газа должна обеспечить поглощение массы влаги, которую можно определить - с достаточной точностью. Б зависимости от расхода газа и его влагосодержания она колеблется от 5 мин до 30 ч; Предварительная промывка продолжается около 16 ч. Пределы измерений ограничены с нижней стороны по­грешностью и длительностью измерения, с верхней----------------------------------------------------------------------------------

Максимальной температурой помещения (30 °С), которая должна превышать температуру точки росы. Установка НБЭ позволяет измерять влагосодержание в пределах 0,19—27 мг/г. Анализ всех источников погрешностей [JL 11-8] показал, что общая относительная погрешность установки в указанных пределах равна ±0,13% измеряе­мого значения влагосодержания. Столь высокая точность - достижима только при условии очень высокого качества изготовления и эксплуатации установки.

Известны попытки усовершенствования гигрометра описанного типа. Б [JL 11-9] предложена конструкция устройства для сосуда с влагопоглощающим веществом, позволяющая определять его массу без необходимости съема и переноса на весы. Благодаря этому все операции после первоначальной установки сосуда выполняются без прикосновения к нему человеческой руки и систему осуш­ки вместе с весами можно поместить в камеру с конди­ционируемым воздухом.

Рассмотрим теперь образцовые средства, предусмот­ренные поверочной схемой, и некоторые менее распрост­раненные установки и приборы, не вошедшие в эту схе­му. Чаще всего для поверки и градуировки гигрометров применяют камеры-гигростаты — лабораторные установ­ки, в рабочей камере которых можно в течение длитель­ного времени поддерживать заданные (в достаточно ши­роком диапазоне) значения влажности паровоздушной или парогазовой смеси. Современные камеры-гигростаты, как правило, автоматизированы; в термогигростатах, кроме влажности, автоматически регулируется и темпе­ратура смеси.

На практике применяется много разновидностей ка­мер-гигростатов; их общим свойством является контроль и управление с помощью контрольных гигрометров. Точ­ность получаемых смесей определяется в значительной мере погрешностями гигрометра; характеристики гигро - метра часто ограничивают и диапазон изменения влаж ности.

Значительно больший интерес представляют установ­ки, в которых можно получать парогазовые смеси с за­данными значениями влажности по результатам изме­рения других параметров или физико-химических свойстр смеси. Такие установки, именуемые «генераторами влаж­ности», после аттестации можно использовать в качестве образцовых без необходимости прибегать к помощи образ. цовых гигрометров.

Генераторы влажности могут быть основаны на сле­дующих принципах:

А) насыщение воздуха над поверхностью водных растворов солей или кислот («солевые гигростаты»);

Б) изменение температуры или Давления насыщенного воздуха (-генераторы влажности двухтемпературные и на принципе двух давлений);

В) смешение насыщенного и сухого воздуха в извест­ном - соотношении (гигростаты на принципе смешения).

В последних двух методах газ или газовая смесь на­сыщаются водяным 'паром над поверхностью воды.

В установках первого типа получение парогазовых смесей заданной - влажности с возможностью их сохране­ния в течение длительного времени основано на том, что в замкнутом объеме над поверхностью некоторых жид­костей устанавливается определенное значение упругости водяного пара, определяемое видом жидкости (или ее концентрацией) и температурой. На практике использу­ется вода для получения относительной влажности <р= = 100%, а для более низких значений (р — насыщенные водные растворы солей, смеси некоторых кристаллогид­ратов, водные растворы серной кислоты и глицерина.

Применяемые чаще всего растворы гигроскопических солей готовят из дистиллированной воды и химически чистых солей. В соответствии с законом Рауля относи­тельная влажность -воздуха над водными растворами оп­ределяется выражением

Ф=1____________________________ ., Ш-П

Где Мс — молекулярные массы воды и раетворенното вещества (А1В= 18); пс — число молей вещества, раство­ренных - в пв молях воды.

При больших концентрациях растворенного вещества наблюдается отклонение от соотношения (11-1).

Основными справочными материалами о значениях ф над солевыми растворами и влиянии температуры - на эти значения являются экспериментальные данные. В гигро - метрии наиболее надежными считаются данные НБЭ [Л. 11-10], приведенные в табл. 11-1.

Более полные данные, охватывающие растворы 88 со­лей в диапазоне температур от 2 до 1О0°С, приведены ■в работе [Л. 11-11], содержащей также некоторые указа­ния о свойствах этих растворов — величине температур­ного коэффициента, токсичности, агрессивности и т. д. Работа (Л. 7-19] содержит данные о 16 солях, причем для трех из них (NaOH, ПСІ, СаС12) с температурными интервалами в 0,5 °С и меньше для областей температур, близких к точкам гидратного перехода.

Для получения величин ф<10% используются насы­щенные растворы Р205 (для температур от 2 до 50 °С можно считать |<р=0) и NaOH (при температуре 25 °С ф^6,5%). Равновесная влажность очень мало зависит от общего - давления парогазовой смеси (в пределах до нескольких кгс/см2).

К достоинствам солевых гигростатов следует отнести их простоту и надежность в эксплуатации. Их недостат­ками являются возможность получения лишь ограничен - 362

Ного числа дискретных значений влажности, ограничен­ный температурный диапазон, пределы которого опреде­ляются температурами кипения и замерзания используе­мого раствора при данном давлении, а также большая длительность достижения равновесной влажности. Кроме того, некоторые неудобства связаны с необходимостью замены раствора для перехода к новому значению влаж­ности.

Для обеспечения правильной работы и надлежащей точности необходимы определенные предосторожности. Камера и ее узлы должны изготовляться из негигроско­пических материалов; термостатирование камеры должно минимизировать температурные градиенты в ней. Для уменьшения длительности переходных процессов макси­мально увеличивают отношение площади поверхности раствора к объему воздуха в камере и создают интенсив­ное перемешивание или циркуляцию - этого воздуха. Испытуемые в камере изделия не должны нарушать гигротермического равновесия выделением или поглоще­нием тепла или влаги.

При условии правильного построения и эксплуатации солевых гигростатов с их помощью можно получать парогазовые смеси с абсолютной погрешностью, не пре­вышающей ± 1 % относительной влажности. -

Примерами солевых гигростатов могут служить уста­новки, разработанные в СКВ аналитического приборо­строения [Л. 11-12]. Стационарный гигростат с полезным объемом 0,3 MS построен на базе климатической камеры и позволяет получать относительную влажность 30— 85%'. Переносный гигростат предназначен для поверки, гигрометрических "датчиков непосредственно в условиях эксплуатации. В гигростате отсутствует система термо - статирования; вентилятор перемешивает воздух в рабо­чем объеме. Установление температурно-влажностного режима длится 30—90 мин в зависимости от температу­ры и влажности окружающего воздуха.

Значительно реже, чем растворы солей, применяют водные растворы серной кислоты. Их основным недостат­ком является агрессивность; иногда эти растворы оказы­вают разрушающее действие на объекты испытаний и вспомогательную аппаратуру. Было также установлено, что при гигротермическом увлажнении некоторых полу­проводниковых материалов над растворами H2S04 име­ла место адсорбция молекул кислоты на поверхности

Твердого вещества. В табл. 11-2 [Л. 11-13] приведены данные о растворах Н2&04; в цитируемой работе содер­жатся также данные о водных растворах глицерина, на­шедших более ограниченное применение.

Генераторы 'влажности двухтемператур - ные и «а принципе двух давлений представ­ляют собой динамические системы, в которых циркулиру­ет единый поток воздуха.

Воздух насыщается в увлажнителе (сатураторе) при определенных значениях температуры и давления; до поступления в рабочую камеру изменяют один из этих параметров без ИЗМ ЄН ЄН ЙЯ S бсолютной влажности воз­духа и, таким образом, получают заданное значение от­носительной влажности.

Принцип устройства двухтемпературного генератора показан на рис. 11-3,с. Основными частями установки являются насыщающий увлажнитель 1 и рабочая камера 2, термостатируемые в жидкостных ваннах термостатов 3 и 4; непрерывную циркуляцию воздуха в замкнутой системе 1—2 создает воздушный насос 5. При условии, что воздух полностью насыщается в увлажнителе при температуре tu повышение его температуры до 4 создает в рабочей камере относительную влажность

Где Ei, Ez — упругости насыщенного пара при темпера­турах соответственно. U и fe. 364

Если полные давления в увлажнителе (Р±) и рабочей камере (pz) неодинаковы, формула для определения <р принимает вид:

(11-2)

Известны различные способы реализации описанного принципа. В установке НБЭ для регулирования темпера-

Б)

7 В)

Рис. 11-3. Блок-схемы генераторов влаж­ности.

А — двухтемпературного; Є — на принципе двух давлений; в — со смешением двух потоков воз­духа.

Туры рабочей камеры вместо термостата применены электрические нагреватели потока воздуха. Для получе­ния нескольких значений <р использовались установки с несколькими сатураторами, термостатируемыми при
различных температурах. Переключение сатураторов, осуществляемое с помощью быстродействующих клапа­нов, позволяет уменьшить инерционность установки, одна­ко ее конструкция сильно усложняется. В некоторых установках вместо воды были применены ненасыщенные водные растворы гигроскопических солей (LiCl и др.) Это позволяет получать смеси с равновесной влаж­ностью, .более низкой чем при применении воды; устра­няется также опасность выпадения конденсата на стен­ках аппаратуры. Однако в этом случае для контроля влажности смеси необходимы измерительные приборы, что лишает генераторы влажности их основного преиму­щества. В обычных двухтемпературных генераторах пре­делы <р определяются температурой сатуратора и, в изве­стной мере, скоростью воздушного потока V, от которой зависят тепловые потери. При высоких значениях V при­ходится вводить поправку к значению определенному по формуле (11-2); для о=5 м/сек величина поправки равна 0,6%' iq>.

Точность получения заданного значения влажности определяется погрешностями измерения температур и их постоянством в сатураторе и рабочем объеме генератора. Источниками погрешностей являются градиенты темпера­туры, сорбция влаги стенками аппаратуры и, особенно, неполное насыщение воздуха в сатураторе. Метод двух температур непригоден для температурных испытаний гигрометров из-за невозможности получения различных значений температуры при постоянном значении <р. Ос­новным его недостатком является значительная длитель­ность (30—60 мин) перехода от одного значения <р к дру­гому, обусловленная тепловой инерцией отдельных элементов.

От указанного недостатка свободны установки с из­менением давления воздуха. Воздух достигает состояния насыщения' при повышенном давлении ръ при последую­щем понижении давления до величины р2 и сохранении постоянной температуры относительная влажность воз­духа будет:

Q>=pzlpi. (11-31

С учетом отклонений свойств влажного воздуха от свойств идеального газа и потери части влаги при расши­рении значения (р можно определить с большей точ­ностью (особенно при высоких давлениях Pi) "ПО эмпири - 366

Ческим формулам; одна из - них имеет вид:

. Pl(i-kPl + k'Pf) ' V '

Где K и K' — постоянные

Величина р2 часто равна атмосферному давлению; если при этом pi^jlO кгс/см2, поправочный множитель к формуле (11-3), вычисленный из (11-4), отличается от единицы не больше чем на 0,0025.

Схема установки показана па рис. 11-3,6. Воздух по­ступает через регулятор давления 1 в насыщающий увлаж­нитель 2, а затем через дроссельный кран 3 в рабочую камеру 4 и через. вентиль 5 выбрасывается в атмосферу или отсасывается насосом.- Части установки 2, 3 и 4 тер - мостатированы в жидкостной ванне 6. Давление в увлаж­нителе и рабочей камере измеряют при помощи мано­метров 7.

Диапазон изменения относительной влажности у гене­раторов на принципе двух давлений обычно рабен от 5—10 до 98% .- Получение низких влагосодержаний сопря­жено с некоторыми трудностями. Для получения был разработан «гибридный» генератор, сочетающий принципы двух температур и двух давлений. В этой уста­новке увлажнитель работает при температуре более. низкой (примерно на 22°С), чем рабочая камера; ниж­ний предел <р был доведен до 1 % ■

Время установления в обычных генераторах на прин­ципе двух давлений. не превышает 10—15 мин. Их точ­ность зависит от погрешностей измерения давлений и точности поправок на отличие от идеальных газов. Кроме того, сохраняют свое значение и факторы, указан­ные для «двухтемпературного» метода. По мнению мно­гих исследователей, при выборе образцовых поверочных средств генератору на принципе двух давлений следует отдать предпочтение перед двухтемпературным.

Гигростаты на принципе смешения двух потоков воздуха — полностью осушенного и увлаж­ненного до насыщения — позволяют получать различные значения влажности путем изменения количественного отношения этих потоков. В установке такого типа (рис. 11-3,е) атмосферный воздух подается воздушным насосом 1 в осушитель 2. Поток воздуха с влажностью (р=0 разделяется смесительным дозирующим краном 3 на две части с определенным соотношением расходов.

■Первый поток поступает в сатуратор 4. Насыщенный воздух поступает в смеситель 5, где смешивается со вто­рым 'потоком полностью осушенного воздуха. Воздушная смесь подается в камеру 6, где омывает испытуемый объект, а затем выходит в наружную атмосферу. Увлаж­нитель, смесительная и рабочая камеры термостатируют - ся с помощью термостата 7; в жидкостную ванну термо­стата помещены также теплообменные - змеевики, через которые сухой и насыщенный воздух подаются в смеси­тель. Таким образом, увлажнение воздуха и работа сме­сителя и рабочей камеры происходят при одинаковой температуре, которой соответствует определенная вели­чина Е упругости насыщенного водянного пара. Если обозначить через х ту часть общего потока воздуха, ко­торая проходит через увлажнитель, а влагосодержание увлажненного воздуха — через Dn, то влагосодержание воздуха в рабочей камере будет:

D=xdu-~

Относительная влажность воздуха в камере

Где р, рн — давления влажного воздуха соответственно в рабочей камере и увлажнителе.

Если перепад давления между увлажнителем и рабо­чей камерой, сообщающейся с атмосферой, незначителен, можно принять рн—р=Е> (В — атмосферное давление). При испытаниях в области отрицательных температур значение Е ничтожно мало по сравнению с атмосферным давлением.

В этих условиях, уравнение (11-5) упрощается и при­нимает вид:

<p=x.

Выравнивание давлений в обеих ветвях установки осуществляется с помощью регулируемых дросселей и дифференциального манометра или ротаметра.

Важнейшим элементом гигростатов данного типа яв­ляется дозирующий кран. В наиболее совершенных уста­новках кран имеет 6—7 фиксированных положений, позволяющих осуществить вручную ступенчатое регули­рование расхода. Точность гигростатов определяется погрешностями регулирования отношения массовых рас­ходов потоков сухого и насыщенного воздуха, а также погрешностями от неполноты насыщения и осушки этих 368 потоков. Точность связанного регулирования обоих рас­ходов зависит от степени стабилизации давления за до­зирующим клапаном; погрешность, связанная с допуще­нием ри=В, растет с увеличением скорости воздуха. Т1о указанным причинам динамический метод смешения не может обеспечить высокой точности получения паровоз­душных смесей, особенно в широком диапазоне темпера­тур; он не был включен в рассмотренную поверочную схему. Однако на этом методе основаны некоторые до­статочно совершенные гигростаты с контрольным - гигро­метром.

Рассмотренные выше генераторы влажности предназ­начены в основном для диапазонов средних и высоких влагосодержаний. Для поверки и градуировки гигро­метров для малых и микровлагосодержа - ний необходимы специфические образцовые методы и установки. Для получения парогазовых смесей нашли применение диффузионные дозаторы динамического типа с диффузией водяного пара через цилиндрическую трубку или через пористую перегородку. Параметрами, определяющими количесгво пара, диффундирующего через трубку, являются скорость газа и его температура. В установке этого типа [Л. 11-14] можно изменять рас­ход воздуха или температуру водяного термостата; пер­вый способ обеспечивает более высокое быстродействие генератора. Была установлена необходимость искусст­венного старения трубок из пластика. В диапазоне вла­госодержаний от 25 до 1 ООО • Ю-6 относительная погреш­ность генератора (определенная с помощью эталона НБЭ) находилась в пределах 2—5%.

Основным элементом диффузионных генераторов с пористой перегородкой является камера, разделенная на две части паропроницаемой мембраной. Через верхнюю часть непрерывно проходит поток сухого воздуха, а ниж­няя частично заполнена водой. Влажность потока возду­ха зависит от его скорости и температуры в камере.

В установке, описанной в {Л. 11-15], применены мемб­раны из целофановой, полиэтиленовой или золотобитной пленки. Расход воздуха стабилизирован с помощью регу­лятора с критическим соплом, а упругость водяного пара воздуха над перегородкой регулируют изменением темпе­ратуры воды с помощью электрического нагревателя.

Одним из образцовых приборов поверочной схемы являегся пневматический - мост, предста-вляющий собой сорбционный гигрометр с критическим соплом. Известно, что при истечении газа через сопло существует критическое значение отношения давления на выходе (в горловине сопла) к давлению на входе (для воздуха это значение близко к 0,5), при котором скорость движе­ния таза в сопле достигает звуковой и расход газа опре­деляется только входным давлением и температурой, .но не зависит от давления на низкой стороне.

Основной частью гигрометра являются две группы сопл, работающих в режимах критического расхода и имеющих диаметр горловины, близкий к 1 мм. Сопла 1—4 собраны по схеме (рис. 11-4), аналогичной четырех - плечему мосту, в котором они являются аналогами пле-

Чевых сопротивлений, а измерительным прибором служит дифференциальный манометр 5. Сопла 1, 2, между которыми включен осушитель 6 с твердым сорбентом", образуют измерительную ветвь моста, сопла 3, 4 — его опорную ветвь. Манометры 7 и 8 измеряют давления на входе моста и в средней точке опорной ветви. Мост может быть построен и по другим схемам [Л. 11-16]; в практическом исполнении он представляет собой тер- мостатируемый блок из нержавеющей стали, а воздуш­ный поток - создается с помощью вакуум-насоса.

Принцип действия моста основан на изменении пара­метров исследуемого газового потока в результате его осушки, вызывающем изменение перепада давлений Ар В измерительной диагонали.

Если упругость водяного пара Є не превышает 22 мм рт. ст., получают простую линейную зависимость

Е=§ Ар,

Где і|5 — эмпирическая постоянная, значение которой зависит от параметров моста.

Упроще-н-ные" рабочие меру и контрель - ные средства используются для поверки гигрометров, непосредственно в условиях эксплуатации. В первую очередь возникает необходимость поверки датчиков, так как для испытаний измерительных устройств можно использовать образцовые меры выходной величины дат­чика — сопротивления, емкости и т. п. Роль контрольных средств особенно велика при эксплуатации гигрометри - ческих датчиков (ЭГД), не обладающих стабильными градуировочными характеристиками и требующих пери­одической их проверки. В качестве таких средств можно использовать рассмотренные ранее переносные солевые гигростаты. При этом возникают, однако, затруднения, связанные с приготовлением и заменой жидких солевых растворов. Удобнее применять эти растворы в виде ка­шицы; опыт показал, что при этом сохраняется значение упругости водяного пара. над водным насыщенным раст­вором соответствующей соли.

Лучшее решение задачи дают смеси (обычно бинар­ные) тонко измельченных 'И высушенных твердых гидра­тов (или гидрата и ангидрида) гигроскопических солей. Упругость водяных паров лад такой системой постоянна при условии 'постоянства температуры. Газ, не вступаю-. щий в реакцию с системой и находящийся в тигротерми - ческом равновесии с ней, имеет влажность <рр, определя­емую только этой упругостью, температурой и полным давлением газа.

В [Л. 11-17] приведен перечень 10 бинарных смесей со значениями чр>р от 2,7 до 81% при +25 °С.

Особый интерес представляет применение рассмот­ренных систем для поверки гигрометров в области очень малых влагосодержаний. Смесь MgfClO^X X4H20+Mg(C104)2' 6Н20 была использована для по­верки кулонометрических гигрометров. Температура влияет на фр гидратных смесей значительно сильнее, чем у водных солевых растворов; это вызывает необходи­мость достаточно точного измерения или стабилизации температуры.

В отдельную категорию можно выделить установ1 ки для экспериментального определения динамических характеристик гигрометров. Такого рода установки предназначены для создания типовых возмущений (изменений влажности) с целью регистрации реакции гигрометра (чаще его датчика) на

Воздействие определенного вида. Как было показано во второй части книги, датчики гигрометров в большинстве случаев можно аппроксимировать элементарными ли­нейными звеньями. В связи с этим чаще всего ограничи­ваются получением ступенчатой переходной характери­стики, по которой можно определить параметры и ос­тальные динамические характеристики датчика. Значи­тельно реже в рассматриваемых установках создают возможность образования воздействий типа импульсной или гармонической функции времени.

Требования, предъявляемые к установкам Для опре­деления статических и динамических характеристик ги­грометров, различны. Для первых (рассмотренных вы­ше) важнейшим - показателем - качества является оста­точная погрешность влажности создаваемой парогазо­вой смеси. В установках для динамических испытаний допустимы значительно большие погрешности устано­вившихся значений влажности. Первостепенное значение приобретает сохранение формы и параметров реализу­емой функции времени, в частности мгновенного харак­тера скачкообразного или импульсного изменения влажности. Кроме того, необходимо стабилизировать наиболее существенные внешние воздействия — темпера­туру и скорость парогазовой смеси. Установки этого типа применяют также для искусственного старения ги­грометр ических датчиков по заданной программе.

Для динамических испытаний использовались или были специально разработаны установки, основанные на различных принципах, рассмотренных выше.

Генераторы влажности в виде рециркуляционных систем с двумя или несколькими увлажнителями позво­ляют получать ступенчатые изменения влажности при условии применения переключающего устройства, обла­дающего достаточным быстродействием.

Как уже указывалось, генераторы с двумя давления­ми являются менее инерционными, чем двухтемпера - турные.

Скачкообразное возмущение можно получить также механизированным перемещением объекта исследования из одного канала в другой |Л. 0-7]. Простая установка с двумя насыщенными растворами различных солей описана в}Л. 11-18].

Наиболее просто осуществляется ступенчатое изме­нение влажности в описанных выше гигростатах на принципе смешения двух потоков воздуха. Для этого достаточно изменить положение дозирующего крана; с учетом времени, необходимого для уравновешивания давления в обеих ветвях системы с помощью дроссели­рующих клапанов, длительность переходного процесса при ручном управлении и малом объеме рабочей камеры не превышает нескольких секунд.

На указанном принципе основана установка, разра­ботанная Ф.' Бернгардом специально для динамических испытаний [Л. 11-19]. С помощью калиброванных капил­лярных трубок с магнитными вентилями в каналах осушки и увлажнения можно получить большое число ступеней влажности с сохранением скоростей потоков, протекающих через увлажнитель и осушитель. Шаговый переключатель с переменной частотой включения позво­ляет реализовать периодические функции влажности — простые, трех - и шестиступенчатые прямоугольные вол­ны", причем минимальный период квазисинусоидальной функции (12 ступеней) равен 1,2 сек.