Technologien zur Feuchtigkeitsmessung

TDLAS: Abstimmbare Diodenlaser-Spektroskopie

Abstimmbare Diodenlaser-Absorptionsspektroskopie (TDLAS) Produkte nutzen die Wechselwirkung zwischen Licht und den Molekülen in einer Gasstrom zur Bestimmung der Konzentration einer bestimmten Substanz innerhalb diesen Gasstrom. Im Fall von Michells OptiPEAK TDL600 ist dies insbesondere Wasserkonzentrationen innerhalb eines Erdgasstroms. Die verwendeten Wellenlängen sind spezifisch für Wassermoleküle und daher Laser Energie versetzt die Wassermoleküle in Schwingung und absorbiert Energie. Dieser Effekt wird zur Berechnung der Konzentration von Wasser in einem Hintergrundgas verwendet.

Schnell ansprechender kapazitiver Polymer-Sensor für relative Luftfeuchtigkeit

Kapazitive Polymersensoren bieten hohe Genauigkeit, ausgezeichnete Langzeitstabilität und vernachlässigbare Hysterese. Sie sind unempfindlich gegen Verschmutzung durch Partikel, werden durch Flüssigkeiten nicht dauerhaft beschädigt und sind gegen die meisten Chemikalien beständig. Ein kapazitiver Feuchtesensor arbeitet wie ein Plattenkondensator. Die untere Elektrode wird auf ein Trägersubstrat, oft ein Keramikmaterial, aufgebracht. Eine dünne hygroskopische Polymerschicht fungiert als Dielektrikum, und darüber befindet sich die obere Platte, die als zweite Elektrode fungiert, aber auch Wasserdampf in das Polymer durchlässt. Die Wasserdampfmoleküle treten in das hygroskopische Polymer ein oder verlassen es, bis der Wasserdampfgehalt mit der Umgebungsluft oder dem Gas im Gleichgewicht ist. Die dielektrische Festigkeit des Polymers ist proportional zum Wasserdampfgehalt. Die Durchschlagfestigkeit wiederum beeinflusst die Kapazität, die gemessen und verarbeitet wird, um eine Messung der relativen Feuchtigkeit zu erhalten. Durch die zusätzliche Messung der Temperatur wird ein Taupunkt oder absoluter Feuchtigkeitswert erhalten werden.

Keramischer Metalloxid-Feuchtesensor

Der keramische Metalloxid-Feuchtesensor wird mit modernsten Dünn- und Dickschichttechniken hergestellt. Sein Betrieb hängt von der Adsorption von Wasserdampf auf einem porösen, nicht leitenden "Sandwich" zwischen zwei leitenden Schichten ab, die auf einem keramischen Basissubstrat aufgebaut sind. Die aktive Sensorschicht ist sehr dünn - weniger als ein Mikrometer - und der poröse obere Leiter, der die Übertragung von Wasserdampf in den Sensor ermöglicht, ist noch dünner. Daher reagiert der Sensor sehr schnell auf Änderungen der aufgebrachten Feuchtigkeit, sowohl beim Trocknen (beim Prozessstart) als auch bei der Inbetriebnahme, wenn Feuchtigkeit in einen Prozess eindringt.

Quarzkristall-Mikrowaage

Die Technologie der Quarzkristall-Mikrowaage (QCM) zur Feuchtigkeitsmessung basiert auf der Überwachung der Frequenzmodulation eines hygroskopisch beschichteten Quarzkristalls mit spezifischer Empfindlichkeit gegenüber Wasserdampf. Die Massenadsorption von Wasserdampf auf dem beschichteten Kristall bewirkt eine Zunahme der effektiven Masse, wodurch die Resonanzfrequenz des Kristalls direkt proportional zum Wasserdampfdruck verringert wird. Dieser Sorptionsvorgang ist vollständig reversibel, ohne langfristigen Drift-Effekt, was zu einer sehr zuverlässigen und wiederholbaren Messung führt.

Gekühlter Spiegel

Die Taupunktspiegel-Taupunkthygrometer von Michell sind Präzisionsinstrumente für kritische Mess- und Regelanwendungen. Ein polierter Miniatur-Edelstahlspiegel wird durch eine thermoelektrische Peltier-Wärmepumpe aus massiver Platte gekühlt, bis er den Taupunkt des zu prüfenden Gases erreicht. Wenn diese Temperatur erreicht ist, bildet sich Kondensation auf der Spiegeloberfläche. Eine elektro-optische Schleife erkennt die Kondensationsbildung durch eine Verringerung der Intensität des von der Spiegeloberfläche reflektierten Lichts und durch die Steuerelektronik des gekühlten Spiegelinstruments. Dadurch wird die an das Peltier angelegte Kühlleistung moduliert. Die Spiegeloberfläche wird dann in einen Gleichgewichtszustand gesteuert, in dem Verdampfung und Kondensation mit der gleichen Geschwindigkeit stattfinden. In diesem Zustand ist die Temperatur des Spiegels (gemessen mit einem Platin-Widerstandsthermometer) gleich der Taupunkttemperatur des Gases. Die grundlegende Natur dieser Methode bedeutet, dass Taupunktspiegelgeräte entweder als extrem zuverlässige und stabile Feldinstrumente oder als Laborreferenznormale für die Kalibrierung anderer Geräte verwendet werden können.