Описание системы измерения влажности GE Sensing Optica
Влагомеры точки росы с охлаждаемым зеркалом
серии Optica компании GE обеспечивают:
Национальный институт стандартов и технологии США (NIST) возможностью измерения влажности, температуры и давления в соответствии с национальным эталонам нового поколения.
Теперь данные доступны везде и в любое время с помощью браузера Интернет или из Вашей внутрикорпоративной сети, использующей стандарты.
Анализатор Optica позволяет измерять:
- Температуру
- Относительную влажность (% RH)
- Точку росы/замерзания (Td)
- Абсолютную влажность (m/v)
- Массовое отношение компонентов смеси (m/m)
- Объемное отношение компонентов смеси (v/v)
- Температуру "влажного" термометра (Tw)
- Энтальпию (h)
- Давление паров воды (e)
- Давление
Выходы:
- Реле сигнализации
- Аналоговые выходы
Первичное определение точки росы является основным измерением, используемым для передачи эталона при калибровке других приборов и датчиков влажности. Приборы с охлаждаемым зеркалом являются также необходимым выбором, когда требуется высокоточное измерение влажности в производственных и лабораторных условиях без долговременного дрейфа. Анализатор Optica может использоваться с пятью полностью взаимозаменяемыми охлаждаемыми зеркалами для обеспечения измерений точки росы в диапазоне от -80°C до 85°C погрешностью 0.2°C или меньше. Входы для термометра сопротивления (ТС) 100 Ω и пьезорезистивного датчика давления обеспечивают точность измерений этих параметров, использующихся для представления значений точки росы в метрических, английских или определенных пользователем единицах измерения влажности.
Программное обеспечение
Простое в использовании программное обеспечение (ПО) анализатора Optica позволяет пользователям выбирать: требуемый тип показаний на дисплее, линейный график, масштаб аналогового выхода, вид цифровой связи, режим самодиагностики, операции по очистке и записи данных с помощью интуитивно-понятных ниспадающих меню. Параметры-настройки могут быть сохранены в памяти и загружены в любое время, либо по месту, или дистанционно через Ethernet-порт.
Применение в лаборатории и на производстве
- Поверочные лаборатории
- Технологический контроль
- "Чистые" комнаты
- Камеры для испытаний на воздействие окружающей среды
- Прецизионный контроль и управление системами вентиляции и кондиционирования
- Топливные отсеки
- Калориметрия теплообменников и испарительных змеевиков
- Тепловая обработка/термообработка
- Производство полупроводников
- Складские помещения
- Фармацевтические валидационные камеры
- Участки испытаний двигателей и контроль состава отработавших газов
- Двигатели самолетов и турбины
Функциональные возможности
Анализатор Optica одновременно измеряет точку росы, температуру и давление. Этот анализатор имеет математические функции для формирования единиц пользователя. Функции экспоненты, суммирования (+), вычитания (-) и деления позволяют отображать, записывать и передавать полученные инженерные единицы в системы сбора данных. Входной канал анализатора – это стандартный вход 4 – 20 мА/0 – 5 В постоянного тока, поэтому анализатор Optica может быть соединен практически с любым типом технологического датчика и может быть конфигурирован для отображения соответствующих инженерных единиц.
Принцип действия чувствительных элементов с охлаждаемым зеркалом
Влагомеры компании GE с охлаждаемым зеркалом используются в обычных и метрологических лабораториях, также как и в промышленных условиях, где требуется высокоточное, воспроизводимое измерение и управление влажностью. Присущая этому методу точность и долговременная стабильность обеспечивают его значительными преимуществами по сравнению с другими методами измерения влажности. При использовании охлажденного зеркала напрямую измеряется температура, соответствующая точке росы или замерзания, путем регулирования температуры отражающей поверхности в соответствии с равновесной температурой образования росы/инея и испарения, а также – высокоточного измерения температуры зеркала в этой точке. Охлаждаемое зеркало – это небольшое полированное шестиугольное родиевое или платиновое зеркало, прикрепленное к термоэлектрическому охлаждаемому модулю. Сервоконтроллер анализатора подает ток к термоэлектрическому модулю, что приводит к охлаждению зеркала. Это зеркало освещается управляемым источником излучения, который создает поток света в инфракрасной области спектра. Луч света, отраженный зеркалом, принимается фотоприемником. Когда пары воды конденсируются на поверхности зеркала в виде капель воды или инея (кристаллы льда), интенсивность света, принимаемого фотоприемником, снижается из-за его рассеяния. Это приводит к тому, что сервоконтроллер уменьшает величину тока, подаваемого на термоэлектрический модуль, вызывая незначительное увеличение температуры зеркала. Система управления анализатора Optica будет корректировать величину тока, протекающего через термоэлектрический модуль, для поддержания температуры, при которой интенсивность конденсации и испарения молекул воды и масса воды на зеркале постоянны. Тогда определенная таким образом результирующая температура зеркала будет равна температуре точки росы или замерзания. Измеряет эту температуру высокоточный платиновый ТС с 4-х проводной схемой подключения, встроенный в зеркало. Подтвержденная погрешность измерения точки росы/замерзания ±0.2°C. Точность также может быть увеличена до ±0.15°C. Температура "сухого" термометра измеряется прецизионным платиновым ТС 100 Ω с 4-х проводной схемой подключения, а давление – тензорезистивным кремниевым датчиком. Сигналы ТС, определяющего точку росы/замерзания, и "сухого" ТС предварительно обрабатываются и усиливаются в контроллере анализатора Optica для отображения и передачи значений точки росы/замерзания и температуры. Датчик давления, питание которого осуществляется анализатором Optica, передает усиленный сигнал в диапазоне 4 – 20 мА. Значения точки росы/замерзания, температуры "сухого" термометра и давления используются для расчета других параметров влажности, например, относительной влажности, температуры "влажного" термометра, массового и объемного отношения компонентов смеси, абсолютной влажности, энтальпии и давления паров воды, используя психрометрические уравнения. ТС встроен в охлаждаемое зеркало и никогда не вступает в контакт с технологической или испытуемой средой. Детали, контактирующие с измеряемой средой: платиновое или родиевое зеркало, паронепроницаемый барьер из майлара (полиэтилен терифталат) или нержавеющей стали и герметик на основе эпоксидной смолы. Результат этого – измерения влажности без дрейфа при сохранении точности в соответствии с техническими характеристиками в течение многих лет.
Охлаждаемые зеркала требуют определенного расхода газа вдоль зеркала для оптимального формирования конденсата/инея и времени отклика. Чувствительные элементы следует устанавливать в канале с движущимся воздухом, или они должны быть оборудованы насосом для отбора проб. Оптимальный расход – от 0.25 до 2.5 л/мин. Компания GE предоставляет системы подготовки пробы для приведения температуры к необходимой, регулирования давления и фильтрации анализируемого воздуха перед его подачей к охлаждаемому зеркалу. Наши инженеры по применению этих анализаторов детально обсудят специфику Вашей задачи измерения и предоставят рекомендации для выбора системы, наилучшим образом соответствующей Вашим нуждам.
Самоочистка и цифровое управление
Для окружающих условий, где присутствуют загрязняющие вещества, например, пыль, масляный туман или пыльца, рекомендуется использование системы подготовки пробы с фильтрующей средой. Наполнитель фильтра должен быть гидрофобным, т.е. не абсорбировать или выделять пары воды в анализируемый поток. Через некоторое время частицы могут оставить следы или впадины на зеркале, изменяя его характеристики отражения. Зеркала компании GE могут заменяться в полевых условиях. Стандартное родиевое зеркало может быть заменено на платиновое зеркало в случае промышленного применения анализатора. Компанией GE разработана запатентованная схема компенсации загрязнения, называемая PACER® (Program Automatic Error Reduction – программное автоматическое уменьшение ошибок). Цикл PACER может быть инициирован вручную или через определенное время, устанавливаемое программным путем. Этот цикл запускается путем фиксирования данных (во время цикла PACER выдается постоянное значение) и охлаждения зеркала значительно ниже точки росы так, чтобы на зеркале образовался тонкий слой конденсата. Затем зеркало быстро нагревается. Во время этого нагрева значительное количество растворенных и некоторое количество нерастворенных загрязнений мгновенно испаряются. Загрязнения, оставшиеся на зеркале, имеют тенденцию к агрегатированию в виде сухих "островков" или пятен (подобно стеклу из посудомоечной машины). Этот процесс приводит к тому, что примерно 85% зеркала становится чистой. Световой сигнал, принимаемый фотоприемником, сравнивается с сигналом эталонного канала светодиод / фотоприемник, и эти два сигнала "балансируются", эффективно снижая влияние остаточного загрязнения на зеркале. Цикл PACER работает очень хорошо, но со временем может потребоваться ручная очистка. Очистка – это простой процесс, включающий в себя протирку зеркала хлопковым тампоном, смоченным очищающим раствором или дистиллированной водой. (Дистиллированная вода рекомендуется как средство окончательной очистки).
Компания GE разработала систему цифрового управления Digiloop™ для преодоления ограничений традиционного аналогового ПИД (пропорциально-интегрально-дифференциальный) регулирования. Аналоговое регулирование температуры приводит к колебаниям, особенно, при высоких уровнях влажности или влажности на уровне следов. При этом достаточно трудно применять самонастройку или параметры ПИД-закона регулирования к аналоговым контурам управления, которые сильно или слабо демпфированы. Цифровая система реализует дискретный опрос и регулирование с прямой связью, выполняя выборку значений по времени, когда точка росы находится в пределах предопределенной пропорциональной зоны. Регистрируя колебания, цифровая система управления эффективно прогнозирует амплитуду их изменения и регулирует ток в термоэлектрическом модуле, ступенчато изменяя температуру зеркала с шагом 0.05°C. Это в значительной степени повышает качество регулирования и точность измерения точки росы.
Технические характеристики анализатора Optica
Цветной VGA дисплей с регистратором данных и Ethernet-связью доступен в настольном исполнении, для монтажа в стойку и настенного монтажа.
Питание
От 95 до 265 В переменного тока, 50/60 Гц, 200 Вт
Электрические вводы/выводы
Штекер типа IEC переменного тока (настольное исполнение), винтовой клеммный блок (исполнение для настенного монтажа), многоконтактные кабельные разъемы для охлаждаемого зеркала и датчика температуры, клеммы с винтовым креплением для аналоговых выходов, разъем DB-9 для RS232 и 10 base-T для Ethernet.
Измеряемые параметры
Точка росы, температура и ток/напряжение
4 – 20 мА/0 – 5 В постоянного тока.
Рассчитываемые параметры
Относительная влажность, температура влажного термометра, массовое и объемное отношение компонентов смеси, абсолютная влажность, давление паров воды и энтальпия в английских и метрических единицах, а также в единицах, устанавливаемых пользователем.
Входы
Для сигнала ТС 1/3 Class A DIN 43760, 100 Ω и значений температуры точки росы/замерзания и температуры сухого термометра. Вход постоянного тока 4 – 20 мА при максимальной нагрузке 500 Ω.
Погрешность
Системная погрешность ±0.2°C для точки росы / замерзания, ±0.15°C для температуры и 0.5% от полной шкалы для давления.
Диапазон
Определяется чувствительным элементом.
Гистерезис
Незначительный.
Чувствительность
0.1% от полной шкалы
Аналогово-цифровое преобразование
16 бит.
Дисплей
1/4 цветной VGA-дисплей позволяет отображать до шести параметров.
Рабочая температура
От 0°C до 50°C.
Скорость охлаждения
1.5 °C/с, типичная при температуре выше 0°C.
Цифровой интерфейс
Порт RS232, Ethernet-порт*.
Формат цифрового выхода
Данные – ASCII-текст, Ethernet-приложение на языке java, защищенное паролем*.
Адрес TCP/IP
Программируемый пользователем*.
Аналоговые выходы
(2) от 4 до 20 мА и от 0 до 5 В постоянного тока, конфигурируемые и масштабируемые пользователем.
Аналоговые выходы на сигнализацию
(2) 5 A при 250 В, реле типа form C (однополюсные на два направления).
Корпус
Для настольного монтажа: Тип 1.
Для настенного монтажа: Тип 4.
Масса
Исполнение для настольного монтажа: 3.6 кг.
Исполнение для настенного монтажа: 4.5 кг.
Технические характеристики охлаждаемого зеркала с одностадийным понижением температуры 1111H
Датчик температуры зеркала
ТС 1/3 Class A DIN 43760 с 4-х проводной схемой подключения, 100 Ω при 0°C.
Погрешность по точке росы/замерзания
Стандартная: ±0.2°C.
Дополнительно: ±0.15°C.
Чувствительность
>0.03°C.
Воспроизводимость
±0.05°C.
Гистерезис
Незначительный.
Стадии охлаждения
Одностадийный термоэлектрический модуль охлаждения.
Дополнительное охлаждение
Неприменимо.
Понижение температуры
45°C при температуре сухого термометра 25°C и атмосферном давлении.
Типичный диапазон измерения
От -15°C до 25°C точки росы/замерзания (Td) в воздухе при 25°C и атмосферном давлении. Эквивалентно – от 5% до 100% RH. Другие параметры основаны на расчетах.
Расход пробы
От 0.25 до 2.5 л/мин.
Рабочая температура
От -15°C до 80°C.
Давление
От 0.8 до 15 бар.
Питание
Подается из анализатора Optica.
Корпус чувствительного элемента
Алюминий с эпоксидным покрытием.
Фильтр
Политетрафторэтиленовый (ПТФЭ) фильтр (стандартный для 1111HGE).
Зеркало
Стандартное: Медь, покрытая родием.
Дополнительно: Монолитная платина.
Материалы чувствительного элемента, контактирующие с измеряемой средой
Алюминий, медь, майлар, ПТФЭ, родий или платина.
Барьер для пара
Майлар .
Электрический разъем
Многоконтактный разъем типа MS.
Масса
1.4 кг (нетто)
Дополнительные принадлежности
MB-11 - Скоба для монтажа на стене.
PTFE-GE- ПТФЭ фильтр.
P - Платиновое зеркало.
X - Повышенная точность ±0.15°C Td.
O111D - Прилив для датчика давления (только для 1111H).
Технические характеристики охлаждаемого зеркала с двухстадийным понижением температуры D2
Датчик температуры зеркала
ТС 1/3 Class A DIN 43760 с 4-х проводной схемой подключения, 100 Ω при 0°C.
Погрешность по точке росы/замерзания
Стандартная: ±0.2°C.
Дополнительно: ±0.15°C.
Чувствительность
>0.03°C.
Воспроизводимость
±0.05°C.
Гистерезис
Незначительный
Стадии охлаждения
Двухстадийный термоэлектрический модуль охлаждения.
Дополнительное охлаждение
Неприменимо.
Понижение температуры
65°C при температуре сухого термометра 25°C и атмосферном давлении.
Типичный диапазон измерения
От -35°C до 25°C точки росы/замерзания (Td) в воздухе при 25°C и атмосферном давлении. Эквивалентно – от 0.7% до 100% RH.
Расход пробы
От 0.25 до 2.5 л/мин.
Рабочая температура
От -25°C до 85°C.
Давление
11 бар максимум
Питание
Подается из анализатора Optica.
Корпус чувствительного элемента
Литой алюминий, проточная ячейка из нержавеющей стали марки 314.
Зеркало
Стандартное: Медь, покрытая родием.
Дополнительно: Монолитная платина.
Материалы чувствительного элемента, контактирующие с измеряемой средой
Нержавеющая сталь марок 302 и 316, силиконовые уплотнительные кольца, стекло BK-7, родиевое или платиновое зеркало.
Барьер для пара
Нержавеющая сталь.
Входные/выходные штуцеры
Трубные фитинги с наружным диаметром 1/4 дюйма.
Электрический разъем
15-ти контактный разъем типа Sub-D с кабелем 2130.
Масса
1.8 кг (нетто).
Дополнительные принадлежности
P - Платиновое зеркало.
X - Повышенная точность ±0.15°C Td.
Технические характеристики охлаждаемого зеркала с двухстадийным понижением температуры 1211H
Датчик температуры зеркала
ТС 1/3 Class A DIN 43760 с 4-х проводной схемой подключения, 100 Ω при 0°C.
Погрешность по точке росы/замерзания
Стандартная: ±0.2°C.
Дополнительно: ±0.15°C.
Чувствительность
>0.03°C.
Воспроизводимость
±0.05°C.
Гистерезис
Незначительный.
Стадии охлаждения
Двухстадийный термоэлектрический модуль охлаждения.
Понижение температуры
65°C при температуре 25°C и атмосферном давлении.
Типичный диапазон измерения
От -35°C до 25°C точки росы/замерзания (Td) в воздухе при 25°C и атмосферном давлении. Эквивалентно – от 0.7% до 100% RH.
Расход пробы
От 0.25 до 2.5 л/мин.
Рабочая температура
От -15°C до 100°C.
Давление
21 бар максимум.
Питание
Подается из анализатора Optica.
Корпус чувствительного элемента
Литой алюминий, проточная ячейка из нержавеющей стали марки 314.
Зеркало
Стандартное: Медь, покрытая родием.
Дополнительно: Монолитная платина.
Материалы чувствительного элемента, контактирующие с измеряемой средой
Нержавеющая сталь марок 302 и 316, силиконовые уплотнительные кольца, стекло BK-7, родиевое или платиновое зеркало.
Барьер для пара
Майлар.
Входные/выходные штуцеры
Трубные фитинги с наружным диаметром 1/4 дюйма.
Электрический разъем
Многоконтактный разъем типа MS с кабелем 2120.
Масса
1.8 кг (нетто).
Дополнительные принадлежности
P - Платиновое зеркало. X - Повышенная точность ±0.15°C Td. S - Барьер для пара из нержавеющей стали.
Технические характеристики нагретого охлаждаемого зеркала с двухстадийным понижением температуры
SIM-12
Датчик температуры зеркала
ТС 1/3 Class A DIN 43760 с 4-х проводной схемой подключения, 100 Ω при 0°C.
Погрешность по точке росы/замерзания
Стандартная: ±0.2°C.
Дополнительно: ±0.15°C.
Чувствительность
>0.03°C.
Воспроизводимость
±0.05°C
Гистерезис
Незначительный.
Стадии охлаждения
Двухстадийный термоэлектрический модуль охлаждения.
Дополнительное охлаждение
Неприменимо.
Понижение температуры
85°C при температуре корпуса 75°C и атмосферном давлении.
Типичный диапазон измерения
От -10°C до 75°C точки росы/замерзания (Td) в воздухе при температуре корпуса 75°C в окружающей температуре 25°C и атмосферном давлении. Эквивалентно – от 0.7% до 100% RH.
Расход пробы
От 0.25 до 2.5 л/мин.
Рабочая температура
От -15°C до 100°C.
Управление нагревом
Термостатирование. Уставка: 25°C, 40°C, 55°C, 70°C, 85°C и 100°C.
Давление
4.5 бара максимум.
Питание
100/115/230 В переменного тока, 50/60 Гц, 75 Вт.
Корпус чувствительного элемента
Литой алюминий, проточная ячейка из нержавеющей стали марки 314.
Материалы чувствительного элемента, контактирующие с измеряемой средой
Нержавеющая сталь марок 302 и 316, силиконовые уплотнительные кольца, стекло BK-7, родиевое или платиновое зеркало.
Зеркало
Стандартное: Медь, покрытая родием.
Дополнительно: Монолитная платина.
Барьер для пара
Майлар (может быть изменен на барьер из нержавеющей стали).
Электрический разъем
Многоконтактный разъем типа MS.
Штекер IEC для питания от сети переменного тока.
Масса
3.2 кг (нетто)
Дополнительные принадлежности
P - Платиновое зеркало. X - Повышенная точность ±0.15°C Td. S - Барьер для пара из нержавеющей стали. HSS-12 - Подогреваемая система пробоподготовки. Охлаждаемое зеркало с нагревом SIM-12, модуль с нагреваемым фильтром SIM-РАЕ и нагреваемым расходомером SIM-HFM, смонтированным на плите с нагреваемой линией подачи пробы SIM-HSL.
Технические характеристики охлаждаемого зеркала с 4-х стадийным понижением температуры 1311-DR
Датчик температуры зеркала
ТС 1/3 Class A DIN 43760 с 4-х проводной схемой подключения, 100 Ω при 0°C.
Погрешность по точке росы/замерзания
Стандартная: ±0.2°C.
Дополнительно: ±0.15°C.
Чувствительность
>0.03°C.
Воспроизводимость
±0.05°C.
Гистерезис
Незначительный.
Стадии охлаждения
Четырехстадийный термоэлектрический модуль охлаждения.
Дополнительное охлаждение
Рубашка охлаждения с жидкостью.
Понижение температуры, воздушное охлаждение
95°C при температуре 25°C и атмосферном давлении.
Понижение температуры, жидкостное охлаждение
105°C при температуре охлаждающей воды 15°C.
Типичный диапазон измерения
От -65°C до 25°C точки росы/замерзания (Td) в воздухе при температуре 25°C и атмосферном давлении.
От -75°C до 15°C в режиме охлаждения жидкостью с температурой охлаждающего вещества 15°C.
Другие параметры основаны на расчетах.
Расход пробы
От 0.25 до 2.5 л/мин.
Рабочая температура
От 0°C до 35°C.
Давление
22 бара максимум.
Питание
100/115/230 В переменного тока, 50/60 Гц, 300 Вт.
Корпус чувствительного элемента
Литой алюминий, проточная ячейка из нержавеющей стали марки 314.
Зеркало
Стандартное: Медь, покрытая родием.
Дополнительно: Монолитная платина.
Материалы чувствительного элемента, контактирующие с измеряемой средой
Нержавеющая сталь марок 302, 316, силиконовые уплотнительные кольца, стекло BK-7, родиевое или платиновое зеркало.
Барьер для пара
Майлар (может быть изменен на барьер из нержавеющей стали).
Входные/выходные штуцеры
Трубные фитинги с наружным диаметром 1/4 дюйма.
Электрический разъем
Комплекты сопрягаемых многоконтактных разъемов типа MS.
Штекер IEC для питания от сети переменного тока.
Масса
16 кг (нетто).
Дополнительные принадлежности
P - Платиновое зеркало. X - Повышенная точность ±0.15°C Td. S - Барьер для пара из нержавеющей стали.
