Сорбционно-резистивный термогигрометр

Рассматривается решение автоматической температурной коррекции гигрометра при помощи определенного схемотехнического исполнения измерительного преобразователя.

Современные гигрометры в основном имеют емкостные преобразователи. Это малоинерционные приборы с приемлемой погрешностью измерения, но они не допускают удаления датчика от высокочастотной электронной части на сколько-нибудь значительное расстояние [1].

Резистивные датчики работают в ультранизком диапазоне частот при низком напряжении и могут использоваться во взрывоопасных производственных помещениях без ограничения расстояний между датчиками и электронным блоком. Основным недостатком резистивных преобразователей является температурная зависимость показаний гигрометра [2]. Вопросам автоматической температурной коррекции гигрометра и посвящена эта статья.

С целью коррекции гигрометрических измерений можно синхронно измерять температуру стабильными, малоинерционными и малогабаритными терморезисторами. Такими параметрами обладают платиновые взаимозаменяемые датчики фирмы HEL. При измерении влажности необходимо автоматически вносить коррекцию по темпе-

Рис. 1. Блок-схема измерений сопротивлений рабочего и компенсационного датчиков.

1 — генератор переменного напряжения;

2, 3 — согласующие блоки (повторители) с выпрямителями ратуре в канал измерения влажности. Очевидное решение — эту процедуру выполнить с помощью микропроцессора. Но мы предлагаем другой вариант — автоматическую температурную коррекцию с помощью второго, компенсационного, датчика-резистора RK.

Об особенности его изготовления можно сказать следующее: главное, он загерметизирован при минимальном значении измеряемой влажности газа и имеет минимальное отличие температурной инерции от рабочего, влагочувствительного, датчика R x .

Измерять сопротивления датчиков R x и R_K следует на одном генераторе по рис. 1. Выход U 1 — функция от температуры и влажности, а выход U 2 — только от температуры.

Разностный сигнал, пропорциональный измеряемой влажности газа, легко получить на дифференциальном усилителе [3]. Схема дифференциального усилителя представлена на рис. 2. Выпол-

R 3_ R 1

няется - . Несколько усложнив схему, R 4 R 2

можно получить усиленную разность.

Сменные добавочные резисторы R_do6 1 и R_{do6 2} введены в схему для изменения чувствительности и диапазона измеряемых сопротивлений датчиков R x и R_K . Влияние численного значения R_do6 на выходное

Рис. 2. Схема дифференциального усилителя

Рис. 3. Влияние R доб на чувствительность и диапазон измерений R x

расчетных данных для определения влияния R доб на чувствительность и диапазон измерения R_x использовали следующую зависимость:

U вых

^U ген    _R

R go6 + R x  x ’

Такой подход к построению термогигрометра выгоден тем, что с помощью добавочных резисторов в генераторе R доб 1 и R доб 2 удается совместить температурные характеристики датчиков при минимальной влажности.

Однако можно сразу получать разностный сигнал U вых = U x – U к , если оба датчика включить последовательно (рис. 4):

U вых

^U ген   _R

R x + R k  к

U ген

R + 1

R к

.

Рис. 4. Блок-схема измерения разности напряжений рабочего и компенсационного датчиков

При минимальной влажности R_к и R_x равны, и выходной сигнал равен ^{U ген} ₂ при любой температуре. Во всяком случае удается снизить температурную зависимость в десятки раз. При увеличении влажности (и постоянстве температуры) сопротивление рабочего датчика R_x уменьшается, выходное напряжение U вых увеличивается.