Гигрометры — приборы для измерения влажности

Гигрометры — приборы, основной функцией которых является измерение влажности. Этот показатель влияет и на здоровье людей, и на работу многих приборов, и на свойства материалов, поэтому необходимость его контролировать может возникать в различных отраслях. За время использования гигрометра были разработаны различные принципы действия, получившие широкое распространение.

Виды гигрометров

Существует несколько методов измерения влажности. Абсолютная влажность характеризует, сколько весит водяной пар, который в настоящий момент содержится в кубическом метре атмосферы. Относительная влажность — характеристика, которая показывает, насколько количество влаги, содержащейся в воздухе в момент измерения, близко к максимуму, возможному для данной температуры. Она измеряется в процентах и часто именно с ее помощью описывают метеообстановку. Наконец, кроме абсолютной и относительной влажности, гигрометр может определять точку росы — температуру конденсации водяного пара, содержащегося в воздухе, на холодной поверхности.

Как правило, измерительное оборудование определяет один из трех перечисленных показателей. Однако существуют формулы, позволяющие с помощью вычислений получить остальные два. Поэтому, вне зависимости от того, что измеряет ваш гигрометр — точку росы, абсолютную или относительную влажность — вы сможете при необходимости рассчитать все три характеристики.

За время существования гигрометра было разработано несколько методик, позволяющих определить влажность воздуха. Они отличаются по точности получаемых данных и по сфере применения.

В волосяных гигрометрах измерение выполняется за счёт того, что длина тонкого волоса меняется, реагируя на количество влаги, с которой он контактирует. Прибор имеет определенные ограничения — измерения проводятся лишь в пределах от 30 до 80%. Индикация влажности осуществляется посредством несложного механизма. Изменение микроклимата воздействует на волос, сила натяжения которого усиливается или ослабляется. Он воздействует на шкив, к которому подсоединен. Шкив поворачивается и перемещает стрелку вдоль дугообразной шкалы. Поскольку действие такого гигрометра определяется исключительно законами механики, он не требует внешнего источника питания.

Для определения абсолютной влажности воздуха применяют весовой гигрометр. Он состоит из изогнутых в форме буквы U трубок, соединенных друг с другом и заполненных веществом с хорошей гигроскопичностью, то есть активно впитывающим влагу из воздуха. Через описанную систему трубок продувают фиксированное количество воздуха. Содержавшаяся в нём влага оседает на содержимом трубок, и их масса меняется. Разница между массой системы трубок до и после выполнения измерений позволяет рассчитать, сколько влаги присутствует в данном объеме.

В основе работы механического (керамического) гигрометра — изменение электрического сопротивления массы, содержащей керамические и металлические компоненты. За основу берутся кремний, глина или каолин, к которым добавляются окислы металлов. В результате получается смесь, заметно меняющая сопротивление в ответ на изменение влажности. Гигрометры этого типа часто используются в быту.

Конденсационный гигрометр позволяет получить более точные данные, чем описанные выше механические приборы. Конструкция такого устройства включает в себя охлаждаемую поверхность, на которой конденсируется влага. Встроенный термометр фиксирует температуру, при которой произошла конденсация, а узкий пучок света, направленный на упомянутую поверхность, позволяет точно зафиксировать момент образования конденсата. На основании этих данных электроника рассчитывает относительную влажность и выводит ее на дисплей. Такой принцип действия позволяет свести погрешность к минимуму, выполняя измерения в пределах от 0 до 100%.

В электронных гигрометрах могут использоваться различные принципы действия, в том числе:

• измерение электропроводимости воздуха, которая зависит от содержащейся в нём влаги;
• определение точки росы оптоэлектронным методом;
• измерение электрического сопротивления солей или полимеров, меняющегося в зависимости от влажности;
• отслеживание изменения ёмкости металлоксидного или полимерного конденсатора.

Все эти методы позволяют получить более точные данные, чем при использовании механического гигрометра. Электронный гигрометр дает меньшую погрешность и особенно удобен, если необходима дальнейшая обработка собранных данных.

Психрометрический гигрометр используется для измерения относительной влажности воздуха за счёт сравнения показаний двух термометров, один из которых помещен во влажную среду. Поскольку влажный будет охлаждаться за счёт испарения жидкости, он покажет более низкую температуру, чем контрольный. При этом, чем меньше влаги в воздухе, тем сильнее показания термометров будут отличаться. Относительная влажность определяется по специальной таблице, а на ее основании при необходимости вычисляется абсолютная.

На основе этого принципа функционируют несколько разновидностей психрометров:

• Стационарный представляет собой простую конструкцию, смонтированную в метеорологической будке. На штативе укрепляются два термометра, один из которых контактирует с влажной тканью. Считывание показаний и вычисления производятся вручную.
• Дистанционный конструируется с использованием преобразователей температуры, таких как термисторы или термопары. Например, такой психрометр может состоять из двух манометрических термометров, один из которых увлажняется. Дистанционный психрометр может быть манометрическим или электрическим.
• Аспирационный состоит из двух термометров, смонтированных в защищенном корпусе и обдуваемых вентилятором-аспиратором. Такая конструкция позволяет получить наибольшую точность измерений.

Что такое гигрометр?

Гигрометр – измерительный прибор, предназначенный для определения относительной влажности воздуха. Его используют для поддержания оптимального микроклимата в помещениях. На данный момент существует несколько видов приборов:

• психрометрический. Имеет два термометра, разница показаний которых и позволяет рассчитать влажность воздуха;
• волосяной. В своей конструкции содержит обезжиренный человеческий волос, который имеет свойство выпрямляться или наоборот – завиваться – при изменении влажности воздуха;
• электронный. Наиболее часто выбирается потребителями ввиду простоты его использования – все данные сразу выводятся на цифровой дисплей;
• конденсационный. Отличается сравнительно большими габаритами, способен выдавать наиболее точные результаты.

Конденсационный гигрометр – точный прибор, который славится высокой точностью измерений. Его использование позволяет получать точные данные о микроклимате в помещении.

Сфера применения гигрометров

Задачи, требующие контроля влажности, нередко возникают в различных отраслях промышленности. Современные производители выпускают гигрометры, рассчитанные на конкретную специфику применения, а значит, они наилучшим образом приспособлены для эксплуатации в той или иной сфере деятельности. Вот лишь несколько примеров ситуаций, которые можно решить с помощью этих измерительных приборов:

• Для длительного хранения сельскохозяйственной продукции, например, в овощехранилищах или зернохранилищах, необходимо соблюдать температурно-влажностный режим. Добиться этого можно, постоянно контролируя микроклимат с помощью гигрометра.
• Многие лекарственные препараты требуют особых условий хранения и могут потерять свои свойства, если находятся в условиях избыточной влажности.
• Гигрометр необходим и в библиотеке, поскольку книги, особенно старинные, во влажном микроклимате значительно быстрее приходят в негодность. Материалы, которым уже много лет, могут разрушиться от избытка влаги, а значит, контролировать влажность воздуха нужно, чтобы обеспечить оптимальный режим хранения.
• Необходимость проконтролировать влажность материалов часто возникает на стройке. Например, степень просушки древесины проверяется для определения, можно ли ее использовать как стройматериал, и если да, то каким образом. Также существуют специализированные гигрометры, предназначенные для определения влажности бетона.
• Проверка влажности материалов часто проводится и при производстве мебели, ведь изделие, изготовленное из слишком сырой или пересушенной древесины, произведено с нарушением технологии и, скорее всего, прослужит намного меньше.

Гигрометр: инструкция по применению

Гигрометр ВИТ-2
Чтобы иметь наглядное представление о современных психрометрических гигрометрах, рассмотрим инструкции применения ВИТ-1 и ВИТ-2:

1. Психрометром ВИТ-1 измеряют уровень влажности воздуха при температуре от -5С до +25С. Применяется как для измерений внутри жилых помещений, так и производственных, складских, тепличных и птицеводческих фермах. Как уже упоминалось выше, на лицевой панели гигрометра имеются два термометра со шкалой измерения, а также психрометрическая таблица с основными техническими параметрами психрометра и диапазонами возможной абсолютной погрешности. Рассматривая инструкцию, там упоминается, что внутри питателя всегда должна находиться дистиллированная вода по ГОСТу. Для начала следует определить значение температуры воздуха по термометру, расположенному слева, затем округлить его до целого числа в градусах Цельсия. Учитывая показания «мокрого» термометра, показывающего скорость испарения влаги, следует рассчитать разницу между полученными ранее и этими значениями. Далее, зная показатель, найти его по психрометрической таблице. Следует обратить внимание на то, что на панели гигрометра расположены две таблицы: верхняя используется при максимальной разнице между значениями двух термометров до 5,5 С, а нижняя – до 11С.

Применение таблицы для поиска значения простое: по крайней левой колонке следует найти показание, указанное «сухим» термометром, а сверху выбрать значение, полученное в результате разницы между значениями «сухого» и «влажного» термометров. Точка пересечения этих двух показателей будет указывать на процентное соотношение уровня влажности воздуха.

1. Инструкция по применению гигрометра психрометрического ВИТ-2 не отличается от первого. «Влажный» термометр психрометра ВИТ-2 вместо дистиллированной воды, как в первом случае, содержит толуол. Содержание этой термометрической жидкости определяет перечень мер, которые предпринимать нельзя:

• Подвергать прибор резким сотрясениям и ударам
• Протирать шкалу обоих термометров средствами с использованием кислот, спиртосодержащих жидкостей.
• Подвергать приборы нагреву свыше 45 С.
• Толуол токсичный и огнеопасный, поэтому следует осторожно обращаться с ним при разрушении «мокрого» термометра.
• Перевозка гигрометра должна осуществляться только при вертикальном положении прибора.

Использование прибора возможно только в закрытом помещении, когда температура воздуха в теплое время года не превышает 40С, а в холодное не опускается ниже -15С. Диапазон измерения уровня относительной влажности воздуха зависит от температуры окружающей среды. Так, при показателях 20-23С диапазон измерения относительной влажности в % будет составлять 54-90, а при 23-26С – 40-90. Соответственно, при 26С и выше показатель изменится на 20-90%. Точность показаний психрометра обеспечивается тем, что цена делений составляет всего 0,2 С.
Так же, как и ВИТ-1, прибор ВИТ-2 состоит из двух термометров со стеклянным питателем и психрометрической таблицей. Резервуар питателя увлажняется водой, после чего снимаются показания с обоих термометров. По разнице показаний «сухого» и «мокрого» термометра находится значение по числа, указанным в таблице. При снятии показаний прибор следует держать строго вертикально на уровне глаз. Минимальное время выдержки психрометра составляет 30 минут.

Портативные

Основная сфера применения портативных гигрометров — нефтегазовая и нефтехимическая промышленность. С помощью такого прибора определяют микровлажность газа в баллонах или трубопроводах. Они могут работать в широком температурном диапазоне и выводить влажность в различных единицах измерения. Компактность гигрометра позволяет без проблем проводить измерения в нужных точках.

Как выбрать?

Чтобы пользование устройством было удобным и быстрым, его нужно правильно выбрать. Для каждого помещения существуют определенные нормы влажности воздуха. Исходя из этих данных, можно подобрать ту модель, которая сможет измерять влажность в этом диапазоне. Для спальни, детской и гостиной достаточен будет диапазон в 20-80%. Различные подсобные помещения (чердак, чулан), а также кухня требуют установки устройства, которое сможет измерить показания в пределах 10-90%. Если планируется установка его в бане, сауне или ванной комнате (во всех помещениях с повышенной влажностью), то нужно выбирать устройство с диапазоном измерения в 0-100%. Также при установке гигрометра в сауну или баню нужно обратить внимание на его максимальную рабочую температуру. Оптимальным показателем будет возможный нагрев до 120 градусов Цельсия.

При выборе представленного агрегата также нужно обратить внимание на его размер. Ввиду особого принципа действия габариты прибора заметно отличаются от габаритов аналогичных устройств. Если планируется установка агрегата в жилом помещении, лучше выбрать устройство, имеющее наименьшие размеры. Если это невозможно, необходимо выбрать правильное место размещения прибора, оградив его от механических воздействий.

Еще один немаловажный фактор выбора – наличие дополнительных функций. Некоторые устройства помимо измерения относительной влажности воздуха способны замерить его температуру. Также они могут выдавать наименьшие и наибольшие значения, полученные ими за все время измерений. Если эти функции не нужны, есть смысл выбрать более дешевый вариант, не переплачивая за дополнительные опции.

Стационарные

Стационарные гигрометры позволяют не только проводить измерения, но и контролировать технологические процессы. Конструкция прибора позволяет детектировать даже небольшой процент микровлажности. Система подогрева датчика делает измерения более точными, поскольку предотвращает воздействие на него осушающих агентов, которые могут содержаться в газовой смеси.

Сфера применения профессиональных гигрометров

Портативные и стационарные приборы для измерения влажности применяются, в первую очередь, в нефтегазовой и химической промышленности. Однако сфера их использования этим не ограничивается. Гигрометр может понадобиться всюду, где предполагается работа с неагрессивными газовыми смесями и нужно контролировать их состояние. Благодаря этому оборудование для измерения доли влаги в воздухе находит применение на атомных электростанциях, на производстве микроэлектроники, в энергетике. Также их применяют для контроля за процессом осушки природного газа.

Профессиональные гигрометры используются для решения широкого круга задач, связанных с организацией различных производственных процессов. В частности, они становятся незаменимыми, если нужно:

• обеспечить заданный уровень влажности в помещении, например, для хранения продукции в определенных условиях;
• оценить влажность в производственном помещении для целей охраны труда;
• обеспечить нормальное функционирование электротехнического оборудования различного назначения;
• обеспечить уровень влажности, нужный для реализации конкретного производственного процесса.

Измерение влажности воздуха в помещении: основные методы и приборы

Перед выбором оптимального прибора для измерения влажности необходимо ознакомиться с принципами его работы. В основную классификацию можно выделить:

• гигрометры;
• психрометры.

Несмотря на общие конечные цели, принцип работы психрометра и гигрометра различен.

Можно изменить влажность примитивными бабушкиными методами – стаканом, наполненным жидкостью с использованием термометра или еловой шишкой, чешуйки которой раскрываются, если воздух пересушен.