Прибор измерения влажности воздуха


Измерители влажности воздуха: виды и назначение

Влажность воздуха играет важную роль в формировании комфортных условий жизнедеятельности людей, животных и растений. Поддерживать её в определённых пределах требуется в жилых, производственных, складских помещениях. Измерителями влажности воздуха являются гигрометры и психрометры. Они успешно решают задачу постоянного контроля над микроклиматом.

В зависимости от конструкции гигрометры разделяют на следующие основные группы: механические, конденсационные, резистивные, емкостные. По устройству и назначению психрометры могут быть аспирационными, стационарными или дистанционными.

Требования условий эксплуатации, точности, удобства и надежности определяют выбор того или иного прибора. Для бытовых целей обычно используют электронные гигрометры с емкостными и резистивными датчиками. Позволяя измерять влажность и температуру, они отличаются простотой, широким диапазоном измерений, а также приемлемой стоимостью.

Конденсационные гигрометры применяются преимущественно в промышленности. Их отличает высокая точность и надежность. При этом они сложны в эксплуатации, имеют высокую стоимость.

Аспирационные психрометры благодаря своей точности, стабильности и возможности работы при высоких температурах широко распространены. К их недостаткам относится инерционность и необходимость постоянного обслуживания.

Классификация измерителей влажности воздуха

Механические устройства различаются по виду чувствительного элемента.

Волосяные гигрометры. В них натянутая синтетическая нить или обезжиренный волос связаны со стрелкой, которая перемещается вдоль круговой шкалы. Диапазон измерений от 20 до 100%. При увеличении или уменьшении влажности нить меняют свою длину, поворачивая стрелку прибора в соответствующую сторону. Волосяные гигрометры достаточно точны, просты, удобны, но при этом их диапазон измерений ограничен. Они обычно применяются на метеорологических станциях.

Пленочные гигрометры. У данных устройств чувствительным элементом является мембрана. Она натягивается при уменьшении влажности и прогибается при увеличении. Движение пленочной мембраны передается стрелке.

Весовые гигрометры. Конструкция этих приборов основана на свойстве гигроскопических материалов поглощать водяные пары. Определяя объем пропущенного через материал воздуха и массу поглощенной влаги, вычисляют абсолютную влажность.

В резистивных электролитических гигрометрах используется раствор соли. Он меняет свою концентрацию в зависимости от влажности воздуха. Это приводит к увеличению или уменьшению электрического сопротивления раствора, что и фиксирует прибор. Недостатком гигрометров такого типа является погрешность, которую вызывает изменение температуры. В устройстве емкостных приборов используется связь влажности и диэлектрической проницаемости среды.

Работа конденсационных гигрометров основана на определении точки росы. Это такая температура, до которой нужно охладить воздух при постоянном давлении, чтобы водяной пар, содержащийся в нем, стал насыщенным. Конструкция конденсационного гигрометра включает в себя зеркало, которое охлаждается до появления на нем мелких капелек воды. Этот момент фиксируется с помощью оптического устройства. По его сигналу происходит измерение температуры зеркала.

Психрометры

Психрометр – это прибор, предназначенный для измерения влажности и температуры воздуха с помощью двух термометров. Один из них сухой, другой – влажный. Резервуар влажного термометра окружен полоской ткани. Она постоянно смачивается водой. В качестве ткани обычно используют батист или хлопчатобумажный отбеленный шифон.

При испарении воды влажный термометр охлаждается и показывает более низкую температуру, чем сухой. В соответствии с полученными значениями по психрометрической таблице определяют влажность воздуха. Для уменьшения погрешности измерений в устройстве аспирационных психрометров предусматривают обдув термометров воздушным потоком, создаваемым вентилятором.

Психрометрическая таблица

Показания сухого термометра, t1, ºC Разность показаний сухого и влажного термометров, ºC
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Влажность воздуха, %
0 100 81 63 45 28 11 - - - - -
2 100 84 68 51 35 20 - - - - -
4 100 85 70 56 42 28 14 - - - -
6 100 86 73 60 47 35 23 10 - - -
8 100 87 75 63 51 40 28 18 7 - -
10 100 88 76 65 54 44 34 24 14 5 -
12 100 89 78 68 57 48 38 29 20 11 -
14 100 89 79 70 60 51 42 34 25 17 9
16 100 90 81 71 62 54 45 37 30 22 15
18 100 91 82 73 65 56 49 41 34 27 20
20 100 91 83 74 66 59 51 44 37 30 24
22 100 92 83 76 68 61 54 47 40 34 28
24 100 92 84 77 69 62 56 49 43 37 31
26 100 92 85 78 71 64 58 51 46 40 34
28 100 93 85 78 72 65 59 53 48 42 37
30 100 93 86 79 73 67 61 55 50 44 39

tehnouzel.ru

Приборы для измерения относительной влажности воздуха

Конденсационный гигрометр (от греческих слов hygros – влажный и metreo – измеряю).

При понижении температуры, относительная влажность воздуха увеличивается. При некоторой температуре, называемой точкой росы, водяной пар становится насыщенным. Это означает, что в воздухе находится максимально возможное количество водяных паров. Относительная влажность воздуха равна 100 %. Дальнейшее понижение температуры приводит к тому, что образующийся излишек водяных паров начинает конденсироваться в виде капелек росы или тумана.

Для определения относительной влажности воздуха, можно искусственно понизить температуру воздуха в какой-то ограниченной области до точки росы. Абсолютная влажность и, соответственно, давление водяных паров при этом останутся неизменными. Сравнивая давление водяного пара при точке росы с давлением насыщенного пара, которое могло бы быть при интересующей нас температуре, мы тем самым, найдем относительную влажность воздуха.

Быстрого охлаждения можно добиться при интенсивном испарении какой-нибудь летучей жидкости.

Конденсационный гигрометр состоит из металлической коробочки с двумя отверстиями. В коробочку заливается эфир. С помощью резиновой груши через коробочку прокачивается воздух. Эфир очень быстро испаряется, температура коробочки и воздуха, находящегося вблизи нее, понижается, а относительная влажность растет. При некоторой температуре, которая измеряется термометром, вставленным в отверстие прибора, поверхность коробочки покрывается мельчайшими капельками росы. Чтобы точнее зафиксировать момент появления на поверхности коробочки росы, эта поверхность полируется до зеркального блеска, а рядом с коробочкой для контроля располагается отполированное металлическое кольцо.

Значения давления и плотности насыщенного пара при разных температурах можно найти в справочниках. Ниже приведен фрагмент соответствующей таблицы.

ρ, г/м3 ρ, г/м3
–5 0,40 3,2 10 1,23 9,4
0 0,61 4,8 11 1,33 10,0
1 0,65 5,2 12 1,40 10,7
2 0,71 5,6 13 1,49 11,4
3 0,76 6,0 14 1,60 12,1
4 0,81 6,4 15 1,71 12,8
5 0,88 6,8 16 1,81 13,6
6 0,93 7,3 17 1,93 14,5
7 1,00 7,8 18 2,07 15,4
8 1,06 8,3 19 2,20 16,3
9 1,14 8,8 20 2,33 17,3

Таблица 1. Давление и плотность насыщенного пара при разных температурах

Пусть, например, измерения проводятся при температуре окружающего воздуха 20 °С.

Давление насыщенного водяного пара при этой температуре равно 2,33 кПа.

Коробочка конденсационного гигрометра покрылась капельками росы при температуре 5 °С.

Этой температуре соответствует давление насыщенного водяного пара 0,88 кПа.

Относительная влажность воздуха

Психрометр (от греческих слов: psychros – холодный и metreo – измеряю) – прибор для определения влажности и температуры воздуха.

Психрометр состоит из двух одинаковых термометров. Баллончик с жидкостью одного из термометров оборачивается тряпочкой, конец которой опущен в чашечку с водой. Благодаря этому тряпочка всегда остается влажной. При испарении воды тряпочка и баллончик охлаждаются, вследствие чего показания влажного термометра оказываются меньшими, чем показания сухого термометра. Зная разницу показаний термометров и показания сухого термометра, можно по специальным психрометрическим таблицам определить относительную влажность воздуха. Если воздух предельно насыщен водяными парами и его относительная влажность равна 100 %, термометры будут давать одинаковые показания.

Разность показаний сухого и влажного термометров
Показания сухого термометра, °С 0 1 2 3 4
Относительная влажность воздуха, %
12 100 89 78 68 57
14 100 89 79 70 60
16 100 90 81 71 62
18 100 91 82 73 65
20 100 91 83 74 66
22 100 92 83 76 68
24 100 92 84 77 69
26 100 92 85 78 71
28 100 93 85 78 72
30 100 93 86 79 73

Таблица 2. Фрагмент психрометрической таблицы

Например, пусть сухой термометр показывает температуру 24 °С, а влажный 21 °С. Разность показаний сухого и влажного термометра составляет 3 °С. На пересечении соответствующих строки и столбца находим, что относительная влажность воздуха равна 77 %.

Волосной гигрометр.

Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса и некоторых органических пленок изменять свою длину в зависимости от относительной влажности воздуха. Если волос или пленку через передаточный механизм соединить с подвижной стрелкой, укрепленной на оси, и проградуировать шкалу, то с помощью такого прибора можно напрямую измерять относительную влажность воздуха.

files.school-collection.edu.ru

Прибор для определения влажности воздуха в помещении: функциональные особенности, принцип действия

Содержание влаги в воздушном пространстве является наиболее значимым показателем комфортности проживания в помещении. Зимой этот параметр не должен опускаться ниже 40%. В летний период оптимальное значение составляет 65%-70%. При наличии слишком большой или недостаточной увлажнённости ухудшается тепловой обмен в организме человека, снижается иммунитет. Это, в свою очередь, может привести к возникновению различных заболеваний. Прибор для определения влажности воздуха в помещении позволяет контролировать состав воздушных масс и своевременно проводить мероприятия по оптимизации микроклимата.

Разновидности гигрометров

Для получения точных данных о содержании влаги в воздухе используются специальные устройства. Наиболее простой конструкцией обладает гигрометр. Различают следующие виды измерительных приборов:

  • волосные;
  • плёночные;
  • электролитические;
  • весовые;
  • керамические;
  • конденсационные.

При измерениях применяются различные методы определения влажности. Волосные устройства используются для определения относительной влажности. В их состав входит металлическая рамка, на которую натягивается обезжиренный волос. Его длина меняется при изменении процентного содержания влаги. Основой плёночных приборов является органическая плёнка. Она способна растягиваться или сжиматься при увеличении и уменьшении влажности. Весовое устройство содержит U-образные трубки. В них закладывается гигроскопический состав. С помощью специального насоса в конструкцию втягиваются воздушные массы. В процессе измерения учитывается вес системы и объём поступающего воздуха. Данное приспособление используется для определения абсолютного показателя.

Основным элементом электролитического гигрометра является специальная пластинка. На её поверхность наносится гигроскопическое электролитическое покрытие – хлористый литий. При изменении состава воздушных масс изменяется сопротивление электролита. Недостатком этой конструкции является влияние температуры на проводимые измерения. Контроль влажности в помещении может проводиться с помощью керамического устройства. В его состав входит твёрдая керамическая масса, изменяющая своё сопротивление при увеличении или уменьшении увлажнённости.

В процессе измерений с использованием конденсационного устройства определяется точка росы. Этот прибор содержит охлаждаемое металлическое зеркальце, на котором осуществляется конденсация влаги. Фиксация необходимых параметров проводится при помощи оптических или электрических элементов и термометра для измерения температуры зеркального покрытия.

Волосяной комнатный гигрометр

Волосяной комнатный гигрометр производит определение показателей влажности в пределах 30-80%. В состав измерительного устройства входят следующие элементы:

  • металлическая рамка для крепления человеческого волоса;
  • шкала, с помощью которой проводятся измерения;
  • предварительно обезжиренный волосяной стержень;
  • стрелка для снятия показаний;
  • шкив, через который перебрасывается один с концов волоса. На другом конце закрепляется грузик.

Этот прибор для измерения относительной влажности воздуха определяет необходимые параметры с помощью человеческого волоса. Он крепится на металлическую рамку. Волосяной стержень укорачивается или удлиняется при снижении и увеличении увлажнённости воздушных масс. Происходит ослабление или возрастание его натяжения. Шкив начинает вращаться. Связанная с ним стрелка двигается и останавливается на определённом значении измерительной шкалы. Таким образом, осуществляется измерение точных показателей.

Этот тип измерительной конструкции имеет значительные преимущества по сравнению с другими приборами. На результаты измерений не влияет температура в помещении. Этим недостатком обладают электролитические модели. При работе не используется электрическая энергия. В основе его функционирования лежат механические процессы.

Весовой тип конструкции

При ответе на вопрос, каким прибором измеряют влажность воздуха в абсолютном соотношении, следует рассмотреть весовой вид измерительного устройства. С помощью него определяют абсолютную величину содержания влаги — количество водяных паров, присутствующее в 1 м3 воздушных масс. В состав конструкции входят:

  • U-образные трубки, образующие единую конструкцию;
  • гигроскопический материал для поглощения влаги из воздуха;
  • насос для забора воздуха.

В измерительную систему засасывается необходимое количество воздушных масс из определённой точки пространства. Рассчитывается масса конструкции до проведения забора и после него. Для получения окончательного результата определяют объём поступившего воздуха. С помощью полученных данных, проведя несложные математические действия, вычисляют абсолютный показатель влажности.

Использование конденсационного устройства

Для получения максимально точных значений содержания влаги используется анализатор влажности конденсационного типа. Это устройство состоит из следующих частей:

  • металлического корпуса;
  • термометра;
  • кольца;
  • груши;
  • прокладки для теплоизоляции;
  • специального зеркальца.

Прибор анализирует конденсат, который скапливается на поверхности зеркального покрытия. Зеркало охлаждают и направляют на него узкий световой поток. На нём появляется влага. С помощью электронного термометра, который устанавливается под зеркалом, определяют величину относительного значения влажности. В состав большинства современных моделей входит электронный дисплей, на котором высвечиваются измеряемые показатели. Повешенная точность измерений достигается за счёт особого принципа действия устройства. К преимуществам этих приборов можно отнести:

  • минимальную погрешность;
  • стабильную работу;
  • продолжительный срок эксплуатации;
  • широкий диапазон измерений.

Измерители влажности с электронным устройством

Прибор, измеряющий влажность воздуха, на основе изменения концентрации используемого электролитического покрытия называется электронным гигрометром. В измерительной конструкции применяется автоматический подогрев. С помощью него определяется точка росы. В качестве электролита обычно используется хлорид натрия. Это вещество тонко реагирует на состав воздуха. Его сопротивление повышается или становится меньше при изменении влажности. На работу практически не оказывает влияние значения температурных показателей в помещении. Конструкция обладает повышенной точностью измерений и маленькой погрешностью.

Различают несколько видов электронных устройств:

  • приборы для определения воздушной проводимости. С помощью них измеряются абсолютные показатели. Чтобы рассчитать относительный показатель следует измерить значение температуры;
  • принцип действия оптоэлектронных конструкций основывается на определении точки росы. Для этого используется охлаждённое зеркало. Его предварительно охлаждают, а потом медленно нагревают;
  • в резистивных устройствах применяется свойство определённых видов солей и полимеров менять свою проводимость при изменении содержания влаги в воздушных массах;
  • работа ёмкостных приборов основана на способности полимерных конденсаторов увеличивать или уменьшать свою ёмкость при увеличении или уменьшения увлажнённости.

Недостаточная или избыточная влажность в помещении может явиться причиной ухудшения здоровья. Устройства, с помощью которых измеряется содержание влаги, дают возможность следить за составом воздуха и не допускать возникновения неблагоприятных микроклиматических условий.

ventkam.ru

Прибор для измерения влажности воздуха в помещении :

Вопрос о том, как сделать прибор для измерения влажности воздуха, интересовал физиков испокон веков. В свое время такая проблема беспокоила также синоптиков. Сегодня же даже для обычных людей не менее важно обладать информацией об уровне влажности внутри помещений, где приходится жить, работать и просто проводить достаточно много времени.

Как влажность воздуха отражается на самочувствии?

Тело взрослого, сформировавшегося человека практически на 70% состоит из воды, а тело маленького ребенка и того больше, примерно на 90%. Согласно мнению специалистов, в течение суток человек должен потреблять не менее 2 литров обычной воды, что способствует поддержанию основных процессов функционирования организма.

Длительное нахождение в засушливой среде приводит к потере влаги кожей и как результат – к быстрому старению. Легкие человека высвобождают воздух, влажность которого составляет порядка 100%. Если при этом вдыхается слишком пересушенный воздух, его увлажнение в организме происходит за счет внутренних жидкостей. Длительное нахождение в таких условиях обязательно вызывает высыхание слизистых оболочек. Именно отсюда ощущение сухости во рту, пересыхание губ, заложенность носа, возникновение периодических мелких покашливаний, сопение и храп во время сна.

Аппаратура для измерения влажности воздуха

Существует целый ряд как специализированных, так и импровизированных приборов для измерения уровня влажности воздуха в помещениях. Среди наиболее распространенных специальных аппаратов следует выделить психрометры и гигрометры. Служат такие приборы единой цели, однако в основе их работы лежат кардинально отличные друг от друга принципы.

Если говорить об импровизированных способах измерения влажности, то здесь можно отметить возможность применения обычного стакана с водой или стандартного термометра, о чем более подробно будет рассказано далее.

Гигрометры

Гигрометр – прибор для измерения влажности воздуха, принцип работы которого позволяет выявить, как изменение показателей влажности отражается на отдельных телах и материях. В качестве яркого примера можно отметить волосной гигрометр, где в качестве средства для измерения выступает обезжиренный человеческий волос. Изменяя собственную длину, исходя из изменений показателей влажности, волос позволяет получать данные о необходимом показателе в пределах от 30 до 100%.

Широкое распространение также приобрел гигрометр пленочного типа. Такой прибор измерения влажности воздуха содержит крайне чувствительный к уровню влаги элемент в виде органической пленки. Существует также целый ряд других, более высокоточных гигрометров. Однако их применение в бытовых условиях может оказаться слишком дорогим удовольствием.

Психрометры

Достаточно широкое распространение в быту получил психрометрический метод вычисления показателей влажности. Если гигрометрический прибор для измерения влажности воздуха обычно демонстрирует отклонения в показателях на уровне порядка 5% в обе стороны, то в случае с психрометрами такие погрешности отсутствуют.

Простейшие психрометры обладают двумя датчиками – сухим и влажным. В то время как испарение воды приводит к охлаждению влажного датчика, сухой элемент психрометра фиксирует изменения в температуре окружающего пространства. Результатом измерений на основе данного принципа становится формирование необходимых показателей в специальном микропроцессорном приборе.

Таким образом, несложно понять, что психрометр – прибор для определения влажности воздуха, где главную роль играет регистрация показателей о разности температур на сухом и влажном датчиках.

Измерение влажности воздуха без применения аппаратуры

Существует довольно простой способ, при помощи которого можно получить достаточно объективные данные об уровне влажности в помещении. Причем для этого достаточно всего лишь наличия обычного стеклянного стакана с водой.

Чтобы измерить влажность, необходимо наполнить стакан холодной водой, после чего поместить емкость на несколько часов в холодильник, пока вода не остынет до температуры около 5оС. Поставив стакан в помещении, в котором необходимо узнать уровень влажности, следует наблюдать за поверхностью стекла, обращая внимание на следующее:

  • если стенки стакана вначале запотели, а затем быстро высохли на протяжении нескольких минут, в таком случае воздух в помещении сухой;
  • сохранение эффекта запотевания стенок по истечении 5-10 минут после начала наблюдений свидетельствует о средней влажности воздуха;
  • появление стекающих ручейков на стенках стакана говорит о высокой влажности.

Измерение влажности с помощью термометра

Достаточно эффективный прибор для измерения влажности воздуха – обычный термометр. Использование термометра с данной целью является своеобразным копированием принципа действия психрометров.

Для начала при помощи стандартного ртутного термометра фиксируется температура воздуха в помещении, а затем его головку плотно оборачивают влажной марлей либо кусочком мокрой ваты. Через 10 минут отмечаются новые показатели температуры.

Чтобы узнать влажность в процентах, из данных о температуре на термометре в «сухом» состоянии вычитается температура «мокрого» термометра.

Поддержание баланса влажности на практике

Теоретические знания об измерении влажности в средине помещений важны. Однако для тех, кто столкнулся с необходимостью поддержания «здорового» баланса сухости и влажности воздушного пространства, требуется все же практика.

Чтобы контролировать влажностные условия в собственном доме, достаточно приобрести эффективный прибор для измерения влажности воздуха в помещении. Сейчас такая задача не составляет проблем. Наиболее популярными в последние годы являются электронные аппараты для вычисления влажности с внешними и внутренними датчиками. Внешний датчик помещается за окно, в то время как корпус прибора остается внутри. Это позволяет получать объективные данные насчет показателей влажности как внутри помещения, так и снаружи.

При желании можно потратиться на покупку психрометра или гигрометра. Однако нельзя назвать такой вариант уж слишком экономичным. Стоимость того или иного прибора здесь во многом будет зависеть от точности показателей и доступных диапазонов измерения.

В итоге наиболее эффективным может стать приобретение специального увлажнителя воздуха, который, помимо своей основной задачи, способен фиксировать необходимые показатели в помещении.

www.syl.ru


Смотрите также