Feuchte-Akademie Theorie 8 - Taupunktspiegel und Aluminium-Oxid-Technologie

Taupunktspiegel Technologie

Wie sie funktioniert

Ein Taupunktspiegel oder Kondensationshygrometer ist eine Technologie zur direkten Messung des Taupunktes oder Frostpunktes eines Gases. Wird die Temperatur eines Spiegels auf genau den Wert gesenkt, der Tau auf der Oberfläche erscheinen lässt, wird der Wert der Spiegeltemperatur als Taupunkt bezeichnet. Anhand des vorangegangenen Beispiels lässt sich der Taupunkt, der einer Bedingung von 50 %rF und 25 °C entspricht, wie folgt ermitteln:
P_s bei 25°C = 3,17 kPa
p = 0,5 x 3,17 kPa = 1,585 kPa, entsprechend 50 %rh

Wenn ein Gleichgewicht zwischen dem Tau auf dem Spiegel und der Umgebung besteht, folgt daraus, dass ps bei der Temperatur des Taupunktspiegels gleich dem Dampfdruck p sein muss. Ausgehend von einer einfachen Interpolation der Werte der Sättigungsdampftabellen ergibt sich, dass ein Wert von ps von 1,585 kPa einer Temperatur von 13,8° C entspricht. Diese Temperatur ist der Taupunkt. Das obige Beispiel zeigt, dass die Umrechnung der relativen Luftfeuchtigkeit in den Taupunkt und umgekehrt die Verwendung eines Thermometers und von Sättigungsdampftabellen erfordert. Wenn der Spiegel sauber und trocken ist, ist die Intensität des reflektierten Lichts am höchsten.

Die Spiegeloberfläche kühlt allmählich ab, bis Kondensation auftritt und sich Wasser oder Reif auf dem Spiegel bildet. Wenn sich das Wasser oder der Reif bildet, ändert sich das Lichtsignal und die Änderung wird am Lichtempfänger registriert. Während sich das Lichtsignal ändert, wird die genaue Temperatur des Spiegels als Taupunkt- oder Frostpunkttemperatur aufgezeichnet.

Wenn bekannt ist, dass das Kondensat in flüssiger Form vorliegt, auch bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt, wird die gemessene Temperatur als Taupunkt angenommen. Ist das Kondensat als Eis oder Frost bekannt, wird die gemessene Temperatur als Frostpunkt genommen.

Pros:

Nachteile:

Aluminium-Oxid-Technologie

Wie sie funktioniert

Ein Aluminiumoxid-Sensor ist eine Art Kondensator, der durch Aufbringen einer Schicht aus porösem Aluminiumoxid auf ein leitendes Substrat und anschließende Beschichtung des Oxids mit einer dünnen Goldschicht entsteht.

Die Kapazität, die zwischen dem Aluminiumkern des Sensors und der Goldschicht gemessen wird, schwankt, wenn sich der Wasserdampfgehalt in der Luft ändert. Die Anzahl der absorbierten Wassermoleküle bestimmt die elektrische Impedanz des Kondensators, die proportional zum Wasserdampfdruck ist.

Wenn der Sensor Feuchtigkeit ausgesetzt wird, wird der Wasserdampf schnell durch die freiliegende (positive) Elektrodenschicht transportiert, wo die polaren Wassermoleküle schwache Wasserstoffbrückenbindungen an den Oxidoberflächen bilden. Durch die Absorption ändern sich die Dielektrizitätskonstante und der spezifische Widerstand der Oxidschichten.

Die Messung des Sensorleitwertes ist ein Maß für die Feuchtigkeitsbelastung des Aluminiumoxid-Dielektrikums und ist proportional zur Feuchtigkeitskonzentration im Messgas.

Aluminiumoxid-Sensoren eignen sich für sehr trockene und saubere Bedingungen, bei denen eine schnelle Messung nicht erforderlich ist.

Pros:

Nachteile:

Tipp: Aluminiumoxid-Sensoren messen die absolute Menge an Wasserdampf im Gas. Kapazitive Sensoren messen die relative Luftfeuchtigkeit im Gas (den Prozentsatz des vorhandenen Wasserdampfs im Verhältnis zur maximal möglichen Wasserdampfmenge bei der gegebenen Temperatur).

Erfahren Sie mehr über Luftfeuchtigkeit im folgenden Video: "Relative Feuchtemessung erklärt"

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