MBW 373 - Higrometr punktu rosy z chłodzonym lustrem

• Wysoka dokładność higrometru
  
• Szybki pomiar wilgotności
  
• Szeroki zakres pomiarowy
• Laboratoryjny wzorzec wilgotności
• Kolorowy, graficzny ekran dotykowy LCD
• Wersja do pomiaru upod ciśnieniem do 200 bar - 373LX-HP

Opis higrometru

Model MBW 373 higrometru punktu rosy z chłodzonym lustrem jest precyzyjnym przyrządem, wykorzystującym najnowsze osiągnięcia w cyfrowej technologii, spełniającym najwyższe wymagania w technice pomiaru wilgotności. Higrometr zapewnia bezpośrednie, dokładne i stabilne pomiary wilgotności w szerokim zakresie temperatur punktu rosy. Mierzona wilgotność może być przedstawiana w różnych wielkościach: jako temperatura punku rosy, temperatura punktu szronu, w procentach jako wilgotność względna, jako wilgotność bezwzględna objętościowa - wyrażona w częściach milionowych objętości (ppm_v) albo wagowa (ppm_w) i inne. Użytkownik może dokonać wyboru wyświetlanych parametrów, rodzaju jednostek, wybrać swój język narodowy - wszystko za pośrednictwem przedniego panelu i wyświetlacza LCD higrometru.

Głowica pomiarowa higrometru i węże doprowadzające mierzony gaz są w sposób kontrolowany ogrzewane, co pozwala na wyeliminowanie skraplania się wody poza lustrem pomiarowym. Przyrząd posiada wewnętrzną pompę gazu i elektroniczny przepływomierz, dzięki czemu pobieranie próbki gazu wymaga dołączenia tylko jednego zewnętrznego węża - sondy. Przyrząd jest dostarczany w zamkniętej obudowie przeznaczonej do postawienia na stole laboratoryjnym albo w obudowie do montażu w stojaku o standardzie rack 19".

Wyświetlacz graficzny 

Ten elektroniczny higrometr wykorzystuje wyświetlacz ciekłokrystaliczny: aktywną, kolorową, matrycę 640x480 pikseli, z dotykową funkcją wprowadzania danych. Wyświetlacz cechuje duży kontrast i szeroki kąt widzenia. Dane są przedstawiane przy pomocy dużych i czytelnych znaków. Używając menu na ekranie higrometru można skonfigurować przyrząd tak by wyświetlał wilgotność, temperaturę i ciśnienie w wymaganych jednostkach. Pomiary mogą być oglądane w postaci numerycznej albo graficznej (wykresy słupkowe). System jednostek jest wybierany przez użytkownika i może być dowolną kombinacją jednostek systemu SI i innego systemu.

Cyfrowe sterowanie higrometrem

Higrometr 373 posiada cyfrowy pomiar i regulację temperatury lustra. Odbite światło od zwierciadła jest w sposób ciągły mierzone przez wysokiej rozdzielczości przetwornik analogowo-cyfrowy (A/D), co daje informację o grubości warstwy rosy (albo szronu) na lustrze. Sygnał ten jest wykorzystywany w cyfrowym algorytmie sterującym elementem peltiera (odpowiednio grzejącym lub chłodzącym lustro), utrzymując grubość rosy (szronu) w punkcie równowagi. Temperatura lustra jest kontrolowana przez termorezystor platynowy Pt100. Rezystancja termometru jest mierzona przez wysokiej rozdzielczości przetwornik A/D i, po uwzględnieniu współczynników kalibracji, pozwala na dokładne określenie temperatury lustra.

Dyskryminacja rosy / szronu

Higrometr MBW 373 samodzielnie rozróżnia, czy na lustrze jest rosa czy szron.
Dla temperatur lustra powyżej 0°C para wodna kondensuje się na lustrze zawsze w postaci wody (rosy). Temperatura lustra dla kondensacji warstwy rosy dla temperatur powyżej 0°C jest więc tu mierzoną temperaturą punktu rosy.
Dla temperatur lustra daleko poniżej 0°C, para wodna kondensuje się na lustrze zawsze jak stały lód (szron). Temperatura lustra dla kondensacji warstwy na lustrze przy temperaturze daleko poniżej 0°C jest więc temperaturą punktu szronu.
Jednak dla temperatur lustra pomiędzy -20°C a 0°C, stan "woda" albo "lód" kondensowanej warstwy jest nieokreślony. W tym zakresie temperatur trudno jest określić, bez wzrokowej obserwacji, czy zwierciadło jest w punkcie rosy czy szronu. Od wystąpienia jednego z tych dwu stanów zależy wynik pomiaru, gdyż cechuje je różna temperatura lustra dla tej samej zawartości pary wodnej w mierzonym gazie. Błędy wynikające z tego faktu mogą być większe nawet od 2°C.

Aby skorygować właściwie pomiar, system może wymuszać kondensację poniżej 0°C, przechodząc do stabilnego stanu szronu. Jest to osiągane poprzez szybkie schłodzenie lustra do temperatur poniżej -40°C, a następnie szybki powrót temperatury lustra w okolicę przewidywanej temperatury szronu. Pozwala to na szybkie ustabilizowanie się temperatury lustra w punkcie temperatury szronu. Gdy raz powstanie szron na lustrze, to wówczas kondensacja szronu będzie utrzymywać się dla wszystkich późniejszych temperatur lustra, o ile będą one zawsze poniżej 0°C.

Gdy temperatura lustra podniesie się powyżej 0°C, to jakiekolwiek następne próby stabilizacji temperatury lustra w przedziale temperatur pomiędzy -20°C a 0°C sprawią, że system ponownie wykona cykl głębokiego schłodzenia lustra i wytworzy stabilną warstwę szronu na lustrze. Cykl zamrożenia lustra może być wywoływany ręcznie lub automatycznie.

W ten sposób system zapewniania, że wszystkie mierzone temperatury lustra poniżej zera są temperaturami punktu szronu, co pozwala na jednoznaczne obliczenie z zależności matematycznych temperatury punktu rosy przy uwzględnieniu tabel prężności pary wodnej nad lodem.

ORIS

Metoda ORIS (Optical Response Injection System) umożliwia prowadzenie szybkich pomiarów przy niskich temperaturach punktu szronu, zwykle poniżej -60°C. Typowo, przy tych niskich temperaturach lustro higrometru musi ochłodzić się do wartości znacznie poniżej faktycznej temperatury szronu, aby rozpoczęła się kondensacja szronu na lustrze. Ze względu na niską zawartość pary wodnej w gazie, proces ten  może trwać bardzo długo, zanim na lustrze wytworzy się odpowiednia warstwa szronu i ustabilizuje się punkt równowagi systemu pomiarowego. Często może to wynosić nawet kilka godzin. Im niższy jest punkt temperatury szronu, tym dłuższy będzie czas stabilizacji pomiaru.

Ten problem rozwiązuje metoda ORIS. Polega ona na krótkim wstrzykiwaniu małej ilości pary wodnej do mierzonego strumienia gazu, która zapoczątkowuje kondensację szronu na lustrze, co znacząco zmniejsza ilość czasu koniecznego dla uzyskania punktu równowagi systemu pomiarowego. Pomiary, które trwały po kilka godzin albo więcej, teraz mogą być wykonywane w kilka minut za pomocą metody ORIS.

Pomiar niskich temperatur punktu szronu

Higrometr 373 dokonuje wymiany ciepła pomiędzy radiatorem elementu Peltier'a a otoczeniem przy pomocy dwu mediów: powietrza i wody. Dla temperatury punktu rosy i szronu powyżej -40 °C, chłodzenie powietrze jest wystarczające. Dla niższych wartości temperatur zalecane jest zewnętrzne chłodzenie wodne.  Przyłącza do chłodzenia wodą są zlokalizowane na tylnej ściance obudowy przyrządu. Temperatura lustra, poniżej której  jest używana woda chłodząca, może być zaprogramowana poprzez ekran dotykowy LCD. Po otwarciu zaworu temperatura krążącej wody będzie w sposób kontrolowany obniżać temperaturę wymiennika elementu Peltier'a.

Do pomiaru bardzo niskich temperatur punktu szronu przeznaczone są higrometry w wersji 373L i 373LX. W tym zakresie używanie powietrza i wody dla odprowadzania ciepła z wymiennika jest niewystarczające, dlatego modele 373L i 373LX są wyposażone w dodatkową zintegrowaną z przyrządem zamrażarkę, która przy pomocy czynnika chłodniczego usuwa ciepło bezpośrednio z elementu Peltier'a. To chłodzenie wstępne zamrażarką pozwala osiągać temperaturę lustra około -100°C bez potrzeby jakiegokolwiek pomocniczego wyposażenia (np. zewnętrznej wody). Chłodzenie wstępne może być uruchamiane w dwóch trybach: w trybie stabilizowania temperatury wymiennika albo w trybie określonej odchyłki od aktualnie mierzonej temperatury punktu szronu. Oba tryby i temperatura chłodzenia wstępnego mogą być wybierane za pośrednictwem ekranu dotykowego LCD.
Krótkie połączenia typu VCR są używane na wlocie i wylocie mierzonego gazu. Rurki doprowadzające są elektropolerowane i posiadają orbitalne spawania, co pomniejsza możliwość szkodliwego wykroplenia się wody na wewnętrznych ściankach instalacji prowadzących gaz wewnątrz urządzenia.

Pomiar wysokich temperatur punktu rosy

Pomiar wysokich temperatur punktu rosy, tj. powyżej temperatury pokojowej, sprawia trudności spowodowane możliwą kondensacji wody wewnątrz rurek prowadzących mierzony gaz. Zapobieganie takiej kondensacji wymaga użycia grzejników i kontrolerów utrzymujacych temperaturę instalacji rurek powyżej punktu rosy. Higrometr 373 oferuje tutaj dodatkowe rozwiązanie. Przyrząd poza automatyczną kontrolą temperatury wewnętrznych rurek, jest wyposażony w zewnętrzny ogrzewany wąż służący do doprowadzenia mierzonego gazu. Dołączenie do przyrządu węża i jego zasilania jest proste dzięki specjalnemu złączu. Temperatura zewnętrznego węża może być ustawiona na zadaną wartość lub może być większa o zaprogramowaną odchyłkę od aktualnie mierzonej temperatury punktu rosy. Tryb pracy regulatora temperatury węża i zadana temperatura mogą być wybierane za pomocą ekranu dotykowego LCD.

Pomiar pod wysokim ciśnieniem

Wprowadzono nową wersje higrometru MBW 373LX-HP, która dzięki specjalnej konstrukcji głowicy pomiarowej umożliwia pomiar wilgotności gazów pod wysokim ciśnieniem do 20 MPa (do 200 barów). Pozwala to na kontrole wilgotności gazów sprężonych w butlach.

Kontrola lustra higrometru

Zwierciadło jest zamontowane z prawej strony na przednim panelu obudowy przyrządu, dlatego też jest łatwo dostępne podczas konserwacji. Gdy odkręcimy pokrywę uzyskujemy łatwy dostep do układu optycznego oraz możliwość oczyszczenia powierzchni lustra.

Zautomatyzowana procedura kontroli stanu lustra osusza jego powierzchnię i kompensuje obecność zanieczyszczeń (pozostałości) na lustrze, sprowadzając system optyczny do jego poprzedniego stanu. Operacja polega na podgrzaniu lustra do zaprogramowanej temperatury, co powoduje usunięcie szronu i odparowanie wody.  Odbijany sygnał optyczny jest wtedy mierzony i kalibrowany dla aktualnego, pozostałego poziomu zanieczyszczeń i uszkodzeń lustra. Jakość powierzchni i  zanieczyszczenie lustra można odczytać na mierniku. Procedura jest przeprowadzana automatycznie w zaprogramowanym odstępie czasu i w zadanej temperaturze, po czym system powraca do poprzedniego trybu działania - trybu pomiaru. Jeżeli był to pomiar temperatury punktu rosy albo szronu, to pojawi się nowa warstwa rosy albo szronu i pomiar rozpocznie się od nowa. Procedura kontroli lustra może być wywoływana ręcznie przez naciśnięcie odpowiedniego przycisku lub automatycznie w określonych odstępach czasu. Procedura automatycznej kontroli lustra higrometru może być uruchamiana w czasie programowanym od wartości co kilka minut do co 48 godzin.

Dane techniczne

Model higrometru	373LHX	373LX	373L	373S3	373S	373H	373HX	373LX-HP
Zakres pomiaru: punkt rosy / szronu	-75 +95ºC	-95 +20ºC	-75 +20ºC	-60 +20ºC	-60 +20ºC	-60 +70ºC	-50 +95ºC	-80 +20ºC
% RH @ 20C	1–100%					2–100%	5–100%	1–100%
ppmv, minimum	2.5	0.05	0.5	11	130	375	1000	0.05
Termoelektryczne chłodzenie lustra	3-stage				2-stage			3-stage
Chłodzenie przyrządu	Agregat chłodniczy			Powietrze /Woda				Agregat chłodniczy
Pomiar temperatury ogrzewania głowicy	+100ºC	+40ºC	+40ºC	Nie	Nie	+60ºC	+100ºC	+40ºC
Dokładność: (Dew/Frost Point)	± 0.1°C
Reproducibility	± 0.05°C temperatury punktu rosy / szronu
Wyświetlacz	Aktywna kolorowa matryca LCD
Cyfrowe wejście / wyjście	RS-232
Wyjścia analogowe	2, wybierany zakres: +/- 10 V albo 4...20 mA
Złącze do mierzonego gazu	VCR Cajon 1/4"			Swagelok 1/4"				VCR Cajon 1/4"
Czujnik pomiaru temperatury lustra	PRT-100
Ciśnienie mierzonego gazu	35 psia (2.5 bar abs.) 150 psia (10 bar) opcjonalnie							2900 psia (200 bar)
Przepływ mierzonego gazu	0.5... 1 l/min, wewnętrzna pompa i miernik
Wewnętrzna instalacja do pobierania gazu	316L stal nierdzewna, elektropolerowana
Zakres temperatur pracy	+15... +35°C
Zakres temperatur składowania	-10... +50°C
Wilgotność otoczenia	90% RH  max., bez kondensacji
Napięcie zasilające	200... 240 VAC, 50/60 Hz			100... 240 VAC, 50/60 Hz				200... 240 VAC, 50/60 Hz
Pobór mocy	500 W			200 W		300 W		500 W
Szerokość, mm (inch):	440 (17.75)	520 (20.50)	440 (17.75)	440 (17.75)	440 (17.75)	440 (17.75)	440 (17.75)	520 (20.50)
Wysokość, mm (inch):	236 (9.25)	236 (10.00)	236 (9.25)	236 (9.25)	236 (9.25)	236 (9.25)	236 (9.25)	236 (10.00)
Głębokość, mm (inch):	461 (18.25)	461 (19.75)	461 (20.25)	461 (18.25)	461 (18.25)	461 (18.25)	461 (18.25)	461 (19.75)
Waga, kg (lb):	34 (75)	34 (100)	34 (100)	20 (45)	20 (45)	20 (45)	25 (55)	34 (100)

MBW Callibration Ltd. zastrzega sobie prawo do zmiany parametrów urządzeń bez uprzedzenia.

LAB-EL Elektronika Laboratoryjna Sp.J. jest autoryzowanym i wyłącznym dystrybutorem przyrządów pomiarowych produkcji  MBW na terenie Polski.

Producent:
MBW Calibration Ltd.
Seminarstrasse 57
CH-5430 Wettingen
Szwajcaria