مبدأ مقياس نقطة الندى

1. مقياس نقطة الندى ذو المرآة الباردة

تصعد الغازات ذات المحتوى المائي المختلف إلى السطح عند درجات حرارة متباينة. تُعرض نقطة الندى مباشرةً بتقنية الكشف الكهروضوئي، التي تكشف طبقة الندى وتقيس درجة الحرارة عند تعرضها لها. تشمل طرق التبريد بالمرآة: التبريد بأشباه الموصلات، والتبريد بالنيتروجين السائل، والتبريد بالهواء المضغوط. يُعد مقياس رطوبة نقطة الندى المزود بمرآة باردة طريقة قياس مباشرة. ويمكن استخدامه كمقياس رطوبة قياسي لنقطة الندى شريطة ضمان دقة كشف نقطة الندى، وكفاءة عالية في تبريد المرآة، ودقة قياس درجة حرارة نقطة الندى.

2. مقياس نقطة الندى الكهربائي

تُستخدم مادة محبة للماء أو مادة كارهة للماء كوسيط لتكوين سعة كهربائية أو مقاومة، ويتغير ثابت العزل الكهربائي أو موصلية الغاز المحتوي على الماء تبعًا لذلك بعد مروره عبر الغاز. ويمكن قياس قيمة السعة الكهربائية أو قيمة المقاومة في تلك اللحظة، ومن ثم معرفة محتوى الرطوبة في الغاز. يُشكل هذا النوع من الحساسات، المصمم وفقًا لنظام وحدة نقطة الندى، جهاز تحليل نقطة الندى الكهربائي.

3. مقياس نقطة الندى الكهربائي

تم تصميم جهاز تحليل الرطوبة الكهروكيميائي الدقيق، القائم على نظام وحدة محتوى الرطوبة المطلق، بالاستفادة من خاصية تراكم الشحنة على القطب الكهربائي نتيجة تحلل خامس أكسيد الفوسفور ومواد أخرى إلى جزيئات قطبية بعد امتصاصها. تصل أعلى دقة لهذا الجهاز عالميًا حاليًا إلى ±1.0 درجة مئوية (درجة حرارة نقطة الندى)، بينما تصل الدقة العامة إلى ±3 درجات مئوية. تتطلب هذه الطريقة غازًا عالي النقاء، كما أنها قادرة على قياس الغازات المسببة للتآكل. وقد طورت شركة ألمانية واحدة هذا الجهاز، إلا أن تطبيقاته المحلية محدودة.

4. مقياس نقطة الندى بالتذبذب البلوري

يمكن تغيير تردد تذبذب البلورة بعد ترطيبها، مما يسمح بتصميم مقياس نقطة الندى التذبذبي. هذه تقنية حديثة نسبياً، لا تزال في مراحلها الأولى. توجد منتجات مشابهة في الخارج، لكن دقتها متدنية وتكلفتها مرتفعة، مثل CI-PC36 وGEN-25 من شركة Chang'ai.

5. نقطة الندى بالأشعة تحت الحمراء

يمكن تصميم جهاز قياس نقطة الندى بالأشعة تحت الحمراء عن طريق امتصاص الرطوبة في الغاز بواسطة طيف الأشعة تحت الحمراء. حاليًا، يصعب قياس نقطة الندى المنخفضة باستخدام هذا الجهاز، ويعود ذلك أساسًا إلى أن معدل الكشف الأقصى لكاشف الأشعة تحت الحمراء لا يصل إلى مستوى امتصاص الماء الدقيق، بالإضافة إلى تداخل المكونات الأخرى في الغاز مع امتصاص طيف الأشعة تحت الحمراء. مع ذلك، تُعد هذه تقنية حديثة ذات أهمية بالغة للمراقبة الآنية عن بُعد لمحتوى الرطوبة في الغازات البيئية.

6. مقياس نقطة الندى بمستشعر أشباه الموصلات

لكل جزيء ماء تردد اهتزازي طبيعي خاص به، فعندما يدخل فراغ الشبكة البلورية لأشباه الموصلات، يُحدث رنينًا مع الشبكة نتيجةً لإثارة الشحنة، ويتناسب تردد هذا الرنين طرديًا مع عدد مولات الماء. يُمكن لرنين جزيء الماء أن يُؤدي إلى انبعاث إلكترونات حرة من وصلة أشباه الموصلات، مما يزيد من موصلية الشبكة ويقلل من مقاومتها. يُمكن قياس محتوى الرطوبة عند نقطة الندى -100 درجة مئوية باستخدام مقياس نقطة الندى لأشباه الموصلات المصمم خصيصًا لهذه الخاصية.

تقييم شامل للتقدم التكنولوجي

مع تطور العلوم والتكنولوجيا الحديثة، قام الناس بتطبيق التكنولوجيا الكهروضوئية، وتكنولوجيا المواد الجديدة، وتكنولوجيا الأشعة تحت الحمراء، وتكنولوجيا الميكروويف، وتكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة، وتكنولوجيا الألياف البصرية، وتكنولوجيا الموجات الصوتية، وحتى تكنولوجيا النانو لقياس الرطوبة في الغاز، مما يجعل مجال قياس الرطوبة القديم مجالاً جديداً.

يُعدّ قياس آثار الرطوبة في الغاز تقنيةً معقدة. ويمكن القول إنه حتى الآن لا توجد وسائل تقنية ناضجة ومثالية في العالم لحل مشكلة قياس الرطوبة الدقيقة في ظل ظروف تشغيل متنوعة. وبعد تطبيق التكنولوجيا الحديثة، لا يُمكن القول إلا أنه في بيئة محددة، وباستخدام وسائل تقنية معينة، يُمكن تحقيق درجة معينة (بما في ذلك النطاق والدقة) في قياس الرطوبة الدقيقة. لذا، فإن آفاق تطوير تقنية قياس الرطوبة الدقيقة واسعة للغاية، ولا يزال أمام الفنيين المتخصصين طريق طويل.