簡(jiǎn)述成分與含量的電測(cè)法
11.1 水分和濕度電測(cè)法
本文引用地址:http://2s4d.com/article/201612/333616.htm11.1.1水分和濕度的定義及表示方法
一、 氣體的濕度
1、絕對(duì)濕度
絕對(duì)濕度是指單位體積的空氣中含有水蒸汽重量的實(shí)際數(shù)值。飽和溫度是指在一定的氣壓和一定的溫度的條件下、單位體積的空氣巾能夠含有水蒸汽的極限數(shù)值。絕對(duì)濕度是指在一定溫度時(shí),單位體積的空氣中所含水蒸氣的份量(gm.),相對(duì)濕度是指在一定溫度時(shí),空氣中的實(shí)際水蒸氣含量與飽和值之比,用百分比表示。
2、相對(duì)濕度
相對(duì)濕度,指空氣中水汽壓與飽和水汽壓的百分比。濕空氣的絕對(duì)濕度與相同溫度下可能達(dá)到的最大絕對(duì)濕度之比。也可表示為濕空氣中水蒸氣分壓力與相同溫度下水的飽和壓力之比。相對(duì)濕度用RH表示。相對(duì)濕度的定義是單位體積空氣內(nèi)實(shí)際所含的水氣密度(用d1 表示)和同溫度下飽和水氣密度(用d2 表示)的百分比,即RH(%)= d1/ d2 x 100%。
3、露(霜)點(diǎn)溫度
露點(diǎn)(或霜點(diǎn))溫度:露點(diǎn)溫度指空氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下,冷卻到飽和時(shí)的溫度。形象地說(shuō),就是空氣中的水蒸氣變?yōu)槁吨闀r(shí)候的溫度叫露點(diǎn)溫度。露點(diǎn)溫度本是個(gè)溫度值,可為什么用它來(lái)表示濕度呢?這是因?yàn)?,?dāng)空氣中水汽已達(dá)到飽和時(shí),氣溫與露點(diǎn)溫度相同;當(dāng)水汽未達(dá)到飽和時(shí),氣溫一定高于露點(diǎn)溫度。所以露點(diǎn)與氣溫的差值可以表示空氣中的水汽距離飽和的程度。
二、固體的濕度
固體的濕度也稱為含水量(或稱水分),通常以物質(zhì)中所含水分質(zhì)量(或重量)與總質(zhì)量(或總重量)之比的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。
11.1.2固體水分電測(cè)法
一、紅外式
用易被水吸收和不被水吸收的兩種波長(zhǎng)的紅外輻射輪流交替地透過(guò)被測(cè)固體,取其透過(guò)被測(cè)固體的輻射強(qiáng)度之比值來(lái)測(cè)定被測(cè)固體的水分。
二、電阻式
圖11-1-1
利用固體物質(zhì)的電阻值隨含水量的不同而不同的特性,可以測(cè)量其濕度。
三、電容式
圖11-1-2
根據(jù)物料介電常數(shù)與水分的關(guān)系,通過(guò)測(cè)量以物料為電介質(zhì)的電容器的電容值即可確定物料的水分。
11.1.3氣體濕度電測(cè)法
一、 測(cè)溫式--干濕球濕度計(jì)
圖11-1-3
原理:根據(jù)所測(cè)得干球溫度T1和濕球溫度T2之差,確定空氣的相對(duì)濕度。
1、傳統(tǒng)方法――用水銀溫度計(jì)測(cè)量干濕球溫度,查相應(yīng)的表,確定氣體的濕度。
2、用兩個(gè)熱電偶或兩個(gè)熱電阻測(cè)量干濕球溫度差 圖10-2-10圖10-2-11
3、"電子干濕式"濕度傳感器
圖11-1-4
二、電阻式
通過(guò)測(cè)量濕敏電阻受濕度影響后的阻值即可測(cè)得相應(yīng)的濕度。
三、電容式
高分子濕敏電容的電容值與氣體中相對(duì)濕度之間成線性關(guān)系。
四、石英振動(dòng)式
在石英晶片的表面涂敷高分子膜,當(dāng)膜吸濕時(shí),石英晶片振蕩頻率發(fā)生變化,不同的頻率就代表不同程度的濕度。
五、多孔Al2O3濕度傳感器
圖11-2-1
當(dāng)液體密度增加時(shí),浮力增大,浮子上升。測(cè)量浮子位置可測(cè)出液體密度。
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在被測(cè)液體液面下方的容器壁上,設(shè)置兩個(gè)垂直距離為定值H的取壓孔,用差壓傳感器測(cè)出這兩個(gè)取壓孔的差壓 ,即可測(cè)出液體的密度
11.2.2 濃度電測(cè)法
若總體積為V的溶液中溶質(zhì)B的質(zhì)量為m(B),則溶質(zhì)B的質(zhì)量濃度表示為:
一、 電導(dǎo)式
測(cè)量低濃度區(qū)域和高濃度區(qū)域(不能測(cè)量中間一段濃度)溶液的電導(dǎo)率,可以得知對(duì)應(yīng)的溶液濃度C.
1、電導(dǎo)池
測(cè)量溶液電導(dǎo)的線路圖11-2-2
2、電磁感應(yīng)式
圖11-2-3
用被測(cè)溶液構(gòu)成一個(gè)短路線圈,將兩個(gè)變壓器T1和T2耦合起來(lái)。T1為激勵(lì)變壓器,其初級(jí)通以交流電壓時(shí),通過(guò)對(duì)i2的測(cè)量可以得到溶液的電導(dǎo),從而得出相應(yīng)的濃度。
二、光電式
1、用光電折光儀測(cè)量溶液的折射率可間接測(cè)量溶液的濃度。
2、利用光電自動(dòng)旋光計(jì)測(cè)量溶液的旋光度,可求得溶液的濃度。
三、石英晶體微量天平
待測(cè)氣體樣品與壓電振子的表面涂層相接觸時(shí),氣體濃度越高,被吸收到涂層內(nèi)的氣體分子越多,因此壓電振子的振動(dòng)頻率的變化當(dāng)與待測(cè)的氣體濃度成正比。
11.3氣體分析與檢測(cè)
在各種密閉的移動(dòng)艙室環(huán)境中,存在犬量氣體狀態(tài)污染物,這些氣體污染物以分子狀態(tài)存在,大部分為無(wú)機(jī)氣體,例如CO,NO2,H2S,LEL,VOC等。采用無(wú)線遙測(cè)技術(shù)實(shí)時(shí)采集和記錄車輛在靜止和行進(jìn)過(guò)程中艙室內(nèi)的有害氣體、溫濕度等狀態(tài)參數(shù)和環(huán)境參數(shù),以便分析有害氣體對(duì)艙室人員身心健康的影響。
11.3.1氣體分析
一、熱導(dǎo)式氣體分析儀
1、原理:設(shè)導(dǎo)熱系數(shù)為λ1和λ2的兩種氣體混合,λ1和λ2已知,若測(cè)得該混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)λc,則可求得兩種氣體的百分?jǐn)?shù)含量α1和α2:
2、熱導(dǎo)池 圖11-3-1(a)
――將混合氣體導(dǎo)熱系數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為熱電阻阻值變化的部件。
3、熱導(dǎo)式氣體分析儀
圖11-3-1(b)
分析室Rk1和Rk2為參考室,室內(nèi)充入潔凈的空氣,
分析室Rx1和Rx2充入被分析的混合氣體,
四個(gè)分析室組成橋路。電橋輸出是混合氣體組分的函數(shù)。
二、磁式氧量分析儀
1、 原理:是基于對(duì)氧的順磁性的測(cè)量。
混合氣體的體積磁化率
式中:k1為氧氣的體積磁化率;
k2為混合氣體中除氧外,各成分氣體的體積磁化率平均值;
C為氧氣含量
結(jié)論:根據(jù)混合氣體體積磁化率的大小,就可以確定氧氣含量C.
2、 熱磁式對(duì)流檢測(cè)器
圖11-3-2
被分析的氣體含氧量越高,磁風(fēng)就越強(qiáng),兩熱絲元件的溫差越大,相應(yīng)阻值變化就越大。電橋輸出電壓可以用來(lái)表示被分析氣體中所含氧氣的濃度。
三、光學(xué)吸收式氣體分析儀
(一)工作原理
當(dāng)物質(zhì)吸收特征波長(zhǎng)的光輻射時(shí),透射光能量與入射光能量之間關(guān)系為:
式中 W為透射光能量,W0為入射光能量;a為吸收率;b為光程長(zhǎng)度;c為試樣中吸光物質(zhì)的濃度。若a、b為已知數(shù)值,則通過(guò)測(cè)量透射光與入射光能量的比值,就可以確定吸光物質(zhì)的濃度。
?。ǘ?CO2紅外線氣體分析儀
圖11-3-3
測(cè)量時(shí),被測(cè)氣體通過(guò)樣品室,參比室充滿沒(méi)有CO2的大氣。經(jīng)過(guò)標(biāo)定,就可以從輸出信號(hào)的大小確定CO2的含量。
(三)光電比色計(jì)
圖11-3-4
左半部分為參比介質(zhì)光路。比色皿盛放的是不含被測(cè)成分的某種液體(或氣體),對(duì)光束波長(zhǎng)沒(méi)有吸收作用,
右半部分為被測(cè)介質(zhì)的測(cè)量光路,比色皿中盛放的是被測(cè)樣品,對(duì)光束波長(zhǎng)有一定的吸收作用
兩路光學(xué)系統(tǒng)檢測(cè)元件的輸出就不一樣,通過(guò)比較放大后顯示出被測(cè)介質(zhì)的含量。
11.3.2 實(shí)用氣體檢測(cè)器
一、有害氣體檢測(cè)與排氣控制電路
圖11-3-5
當(dāng)HQ-1氣敏元件檢測(cè)到有害氣體濃度超過(guò)安全值時(shí),電路發(fā)出報(bào)警,同時(shí)開(kāi)啟排氣扇。
二、防止酒后開(kāi)車控制器
圖11-3-6
若司機(jī)酗酒,氣敏器件的阻值急劇下降,繼電器線圈通電,其常開(kāi)觸頭閉合,發(fā)光二極管導(dǎo)通,發(fā)紅光,以示警告,同時(shí)繼電器常閉觸點(diǎn)斷開(kāi),使司機(jī)無(wú)法起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
三、實(shí)用瓦斯報(bào)警器
圖11-3-7
當(dāng)周圍空氣中有瓦斯氣體時(shí),氣敏元件的電阻迅速減小,555集成電路4腳變?yōu)楦唠娖?,振蕩器電路起振,揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲,提醒人們采取相應(yīng)的措施,以防事故的發(fā)生。
評(píng)論