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.
ГОСТ
Для некоторых типов гигрометров разработаны ГОСТы, которые регламентируют методики их поверок:
- ГОСТ 8.472-2013 – для пьезосорбционных гигрометров.
- ГОСТ 8.547-86 регламентирует поверочную схему и первичный эталон для средств измерений относительно влажности газов, включая гигрометры и гигрографы.
- ГОСТ Р 8.881-2015 регламентирует методики поверки для влагомеров пиломатериалов и древесины.
- ГОСТ 8.519-84 – для диэлькометрических влагомеров строительных материалов.
- ГОСТ Р 8.781-2012 – для влагомеров зерна и зернопродуктов.
Следующие ГОСТы регламентируют технические требования и условия:
- ГОСТ Р 8.758-2011 – для кулонометрических гигрометров.
- ГОСТ 29027-91 – методы испытаний и общие технические требования для влагомеров сыпучих и твердых веществ.
- ГОСТ 21196-75 – для нейтронных влагомеров.
Внесенные в Госреестр СИ приборы, применяемые для измерений в сфере ГРОЕИ, должны проходить обязательную ежегодную периодическую поверку, которой, как и первичной, занимаются специальные аккредитованные органы.
Так как механические модели гигрометров чувствительны к вибрациям и встряскам, после покупки они требуют калибровки, которые выполняются специальным винтиком, расположенным, как правило, с обратной стороны корпуса.
Смысл этого действия заключается в помещении прибора в среду с заранее известной влажностью, после чего следует подстройка его значения.
Гарантировать качество гигрометра способно в первую очередь свидетельство об утверждении типа СИ.
Маркировка
Влагомеры маркируются в соответствии с ГОСТ 26828. В маркировке должен содержаться товарный знак производителя, обозначение гигрометра, его порядковый номер и дата выпуска, а также знак Госреестра.
На потребительской таре, то есть упаковке указывается обозначение прибора и товарный знак.
В случае, когда влагомер прошел приемо-сдаточные испытания, на него ставят пломбу.
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.
Содержание
- Что такое комнатный гигрометр?
- Волосяной гигрометр
- Пленочный гигрометр
- Гигрометр психрометрический ВИТ-1
- Гигрометр психрометрический ВИТ-2
- Гигрометр электронный
- Электролитический электронный гигрометр
- Керамический электронный гигрометр
- Электролитический электронный гигрометр с подогревом
- Сколько стоит гигрометр?
- Где можно купить гигрометр?
И если с температурным контролем все более-менее ясно — изменение объема теплоносителя при изменении температуры для механических и изменение проводимости термопары при изменении температуры для электронных приборов, — то с контролем относительной влажности не все так просто.
Давайте рассмотрим основные виды измерительных средств, предназначенных для контроля относительной влажности окружающей среды, наиболее полно распространенные в нашей стране.
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.
Какая относительная влажность должна быть в жилом помещении
Ученые медики установили, что для того чтобы человек чувствовал себя наиболее комфортно, температура в помещении должна быть +20 °С, а влажность от 30 до 45%.
В том случае, если показатель относительной влажности (φ, %) ниже установленного диапазона, воздух считается сухим. Человек, который будет находиться в таком помещении, ощущает сухость в горле, он начнет кашлять, а волосы и кожа становятся сухими. Комнатные растения также будут подвержены болезням и, скорее всего, засохнут.
Напротив, если фактическая относительная влажность превышает верхний допустимый уровень, в такой комнате будет чувствоваться промозглость, излишняя влага будет пропитывать мебель, стены, книги постель и вещи. В сыром помещении особенно страдают люди с респираторными болезнями.
Влажность в доме регулируется с помощью применения специальных осушителей или увлажнителей, а также другой климатической техники, например калориферов, кондиционеров и газовых котлов. Важно знать текущее состояние этого параметра, а для этого его нужно периодически проверять гигрометром.
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.
↑ Сборка измерителя влажности и температуры
Во время сборки устройства, я так был поглощён энтузиазмом, что не заметил, как мой рабочий стол превратился в СВАЛКУ!
Не подумайте, что я постоянно сижу в таком бардаке, но когда начинаю творить, то да, одного стола мне мало!
Корпус взял от Ethernet-сплиттера, печатную плату вытравил с двух сторон, на лицевой части находится основная часть электроники, а на задней датчик и коробочка для вставки батареек.
Собственно вот что вышло в итоге.
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.
