Методы и приборы для анализа состава и измерения параметров веществ общие сведения. Классификация методов и приборов для анализа состава и измерения параметров веществ

Пьезосорбционные гигрометры. Чувствительный элемент пьезо-сорбционных гигрометров представляет собой пластину кварцевого резонатора, на поверхность которой нанесена пленка гигроскопичного материала.
В результате процессов сорбции или десорбции водяных паров пленкой увеличивается или уменьшается масса гигроскопичного покрытия и, как следствие этого, изменяется частота колебаний пьезосорбционного чувствительного элемента. В установившемся режиме частота колебаний является мерой влажности окружающей среды.
Изменения массы вещества на кварцевой пластине и собственной частоты колебаний связаны уравнением
(1)
где — изменение собственной частоты колебаний; — собственная частота колебаний; N — частотный коэффициент; — плотность кварца; s — площадь пластины; — изменение массы сорбированного водяного пара.
Отношение определяется свойствами пьезоэлектрического материала, поэтому уравнение (1) принимает вид
Конструктивно пьезосорбционный чувствительный элемент довольно прост.
Метрологические характеристики пьезосорбционных чувствительных элементов определяются главным образом правильным выбором материала сорбента и технологии его нанесения на поверхность пьезоэлемента.
С помощью кварцевого резонатора, колеблющегося на частоте 15 МГц, можно определить изменение на уровне 10^-11, что свидетельствует о чрезвычайно высокой чувствительности пьезокварцевых элементов. Кроме того, к их преимуществам следует отнести возможность определения влажности в широком диапазоне, быстродействие, легкость преобразования частотного выхода в цифровую форму.
При использовании высокоэффективных сорбентов, таких, как цеолиты, силикагель, сульфированный полистирол, пьезосорбционный метод применим для измерения микроконцентраций влаги в газах. В этом случае по чувствительности он сравним с сорбционно-кулонометрическим методом, но в отличие от него может быть применим для анализа сред, которые содержат компоненты, реагирующие с пятиокисью фосфора.
Теоретическое определение изотерм сорбции воды сорбентами вызывает затруднения; поэтому статические характеристики пьезосорбционных гигрометров, как правило, получают с использованием экспериментальных данных.
К недостаткам пьезосорбционных гигрометров следует отнести необходимость их градуировки на газовых смесях с известной влажностью, увеличение погрешности измерения при наличии в анализируемой среде примесей, сорбирующихся чувствительным элементом.
Пьезосорбционные гигрометры широко применяют для измерения относительной влажности в цехах по производству химического и искусственного волокна, в камерах искусственного климата, при испытаниях различных материалов и изделий.