Принцип работы электронного гигрометра

	В Викисловаре есть статья « [[wikt:Гигрометр|]] »

Гигро́метр (греч. ὑγρός «жидкий» + μετρέω «измеряю») — измерительный прибор, предназначенный для определения влажности воздуха и других газов.

Существует несколько классов гигрометров, работа которых основана на различных принципах (весовы́е, волосны́е, кондуктометрические, конденсационные и другие).

Применяются в системах микроклимата, контроля влажности производственных, складских и бытовых помещений, контроля состава защитных атмосфер и др.

Содержание

Виды гигрометров [ править | править код ]

1. Принцип действия весового (абсолютного) основан на измерении количества влаги, поглощённого из заданного и известного объёма исследуемого воздуха. Этот гигрометр состоит из системы U-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, способным практически полностью поглощать влагу из воздуха, например, плавленым хлоридом кальция или перхлоратом магния или комбинацией различных влагопоглотителей. Через эту систему насосом прокачивают заданное и известное количество исследуемого воздуха, влажность которого определяют. Изменение массы системы определяют взвешиванием до и после прокачки, по объёму прокачанного воздуха и изменению массы находят абсолютную влажность.
2. Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять длину при изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100 %. Волос слегка натянут на упругую металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся по шкале, проградуированной в единицах относительной влажности (см. иллюстрацию).
3. Плёночный гигрометр также основан на измерении деформации и имеет чувствительный элемент в виде мембраны из органической плёнки, размер которой изменяется при изменении влажности — увеличивается при повышении и уменьшается при понижении. Смещение положения центра натянутой упругим элементом плёночной мембраны передаётся через систему рычагов стрелке. Волосной и плёночный гигрометр при отрицательных температурах являются основными приборами для измерения влажности воздуха [источник не указан 171 день] . Показания волосного и плёночного гигрометра периодически калибруют по показаниями более точного прибора — например, психрометра или абсолютного конденсационного гигрометра.
4. В электролитическом гигрометре измеряют электрическое сопротивление слоя гигроскопического вещества — электролита, например, хлорида лития в смеси со связующим материалом, нанесённого на пластинку из электроизоляционного материала (стекло, полистирол). При изменении влажности воздуха меняется концентрация влаги в электролите и его электрическое сопротивление; недостаток этого типа гигрометров — существенная зависимость показаний от температуры.
5. Действие керамического гигрометра основано на зависимости от влажности воздуха электрического сопротивления твёрдой и пористой керамической массы: смесь глины, кремния, каолина и некоторых оксидов металлов.
6. Конденсационный гигрометр определяет точку росы по температуре охлаждаемого металлического зеркальца в момент появления или исчезновения на нём следов капелек воды (или льда), конденсирующихся из окружающего воздуха. Состоит из устройства для охлаждения зеркальца, оптического или электрического устройства, фиксирующего момент конденсации либо испарения влаги по рассеянию светового пучка, и термометра, измеряющего температуру зеркальца. По измеренной точке росы определяют абсолютную и относительную влажности воздуха. В современных конденсационных гигрометрах для охлаждения зеркальца пользуются полупроводниковым охлаждающим элементом, принцип действия которого основан на эффекте Пельтье, а температура зеркальца измеряется вмонтированным в него термометром сопротивления или полупроводниковым терморезистором. Конденсационные гигрометры используются для определения точки росы в различных газовых средах (не только в воздухе).
7. Электронный гигрометр.
8. Психрометрический гигрометр или просто — психрометр.

Электронные гигрометры [ править | править код ]

Электронные гигрометры могут использовать различные принципы:

• оптоэлектронные — производят измерение точки росы при помощи охлаждаемого зеркала (зеркало охлаждается до температуры заведомо ниже температуры точки росы, затем медленно нагревается до температуры точки росы);
• ёмкостные — измеряют изменение емкости полимерного или металоксидного конденсатора, вызванное абсорбцией влаги (диапазон их измерения от 5 до 95 относительных процентов, подвержены уходу показаний из-за старения, но их показания от температуры почти не зависят);
• кондуктометрические или резистивные — используют эффект изменения электропроводимости некоторых гигроскопичных солей или электропроводящих полимеров в зависимости от влажности;
• пьезоэлектрические — принцип их работы основан на изменении частоты механических колебаний пластинки из пьезоэлектрика, например, кварцевого кристалла с нанесённой на него плёнкой обратимо поглощающего-десорбирующего влагу вещества, при поглощении влаги масса плёнки увеличивается, что снижает частоту колебаний электромеханической системы, колебания в которой поддерживаются электронным автогенератором;
• измеряющие проводимость воздуха (измеряют абсолютную влажность, для вычисления относительной влажности требуется также измерение температуры) [источник не указан 171 день] .

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.

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.

Профессиональные гигрометры

Гигрометр позволяет измерить не только влажность атмосферного воздуха, но и долю влаги в газовых средах. Для этого используется профессиональные устройства для анализа температуры и влажности неагрессивных газовых сред. Результат измерений часто выражается в единицах точки росы. Они могут быть переносными или стационарными.

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.

Видеообзор портативного электронного гигрометра

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.

Как выбрать гигрометр

Чтобы выбрать подходящий гигрометр, определитесь, как его предстоит использовать. В быту отдают предпочтение недорогим механическим гигрометрам, тогда какна производстве эксплуатируются в основном электронные различных типов, ведь именно они дают наивысшую точность измерений.

Важно определиться, для чего прибор будет использоваться в первую очередь и насколько часто предстоит проводить измерения. Для использования в строительстве может понадобиться специализированный гигрометр для работы с определенной группой материалов, например, древесиной, а в других случаях подходящей окажется стандартная модель. Определите, что именно предстоит измерять, и оцените возможности различных гигрометров, представленных на рынке.

Значимым фактором являются и условия использования. Обратите внимание на то, в каком диапазоне температуры и влажности прибор будет давать корректные показания. В зависимости от особенностей производства может понадобиться гигрометр, функционирующий при крайне высоких или крайне низких температурах. Также следует учитывать погрешность изменений.

Имеет значение и то, как в дальнейшем будут обрабатываться полученные данные. В самом простом случае вам нужно просто однократно провести измерения, чтобы оценить влажность воздуха в помещении или микровлажность газовой смеси. Но стационарные гигрометры позволяют решать и более сложные задачи. С их помощью можно отслеживать изменение параметров, сигнализировать о достижении пороговых значений, а значит, более эффективно контролировать технологический процесс.

Не стоит забывать и об эргономических характеристиках прибора. Крупные цифры на дисплее должны быть контрастными и легко читаемыми. Возможно, вы предпочтете приобрести модель с подсветкой, чтобы без проблем считывать показания при любом уровне освещенности. Эргономика в особенности важна для переносных приборов: их корпус должен быть легким, таким, чтобы его было удобно держать в руке.

Профессиональный гигрометр — инструмент, имеющий широкое применение в различных отраслях промышленности. Он помогает контролировать влажность воздуха, обеспечивая безопасность людей и стабильное функционирование оборудования.

• Какой гигрометр лучше — механический или электронный?
• Как выбрать термометр
• Как сделать счетчик Гейгера

Гигрометр механического типа: простота и доступность

Механический гигрометр наиболее часто используется для контроля влажности в жилых помещениях. Он дешев, прост в конструкции, но не всегда отличается высокой чувствительностью к перепадам влажности. Самые простые гигрометры механического типа не проверяются метеорологическими службами, а потому не могут быть аттестованы. Результаты измерений по этой причине бывают далеки от действительных параметров среды. Гигрометры данного типа очень чувствительны к механическом воздействиям, а потому требуют максимально бережного отношения.

Для гигрометра механического типа имеет значение место его установки. Чаще всего приборы такого типа требуется навешивать на стену. Такое размещение не всегда удобно, поскольку может внести диссонанс в интерьер. Ко всему прочему, настенный гигрометр не отличается мобильностью, поэтому перемещать его из одного помещения в другое затруднительно.

Настенный гигрометр механического типа без дополнительной настройки можно использовать только в стационарном режиме.

Электронный гигрометр: точность измерений и многофункциональность

Электронный измеритель влажности обладает существенными преимуществами, если сравнивать его с гигрометром механического типа. Он способен работать в более широком температурном диапазоне, фиксируя при этом минимальные отклонения во влажности воздуха. Наиболее качественные модели могут эксплуатироваться в диапазоне температур от -30 до +60оС.

Электронная начинка гарантирует более высокую точность измерений, которую механические приборы не всегда в состоянии обеспечить.

Еще одно достоинство электронного прибора – наглядность представления данных. Обычно такой гигрометр имеет удобный цифровой индикатор, на котором высвечивается уровень влажности в помещении. Очень часто прибор бывает универсальным и дает возможность снимать показания температуры, показывает время и дает некоторые другие полезные сведения об окружающей среде.

Бытовые гигрометры электронного типа имеют современный дизайн, который отлично вписывается в интерьер жилого помещения. Эти приборы компактны и при желании могут быть установлены в любой точке пространства. Даже цвет корпуса гигрометра можно подобрать с учетом дизайна комнаты.

Существуют и более сложные электронные приборы для измерения влажности, которые имеют в своем составе несколько радиоуправляемых датчиков. Их можно монтировать в нужных местах квартиры или загородного дома, а также за пределами помещения. Умное устройство собирает информацию о влажности сразу из нескольких точек, а система автоматического контроля на основании этих данных вносит изменения в климатический режим даже в отсутствие хозяев.

• измерение влажности воздуха в квартире

• измерение влажности воздуха в помещении

• — психрометр;
• — гигрометр;
• — термометр;
• — марля;
• — психометрическая таблица;
• — свеча;
• — спички;
• — березовая или сосновая щепка.

• Влажность воздуха в доме
• влажность воздуха в помещениях

• -гигрометр;
• -психрометр;
• -термометр;
• -психрометрическая таблица;
• -щепка березы или сосны;
• -свечка;
• -спички.

Гигрометр представляет собой прибор, при помощи которого измеряется влажность воздуха. Существует немало разновидностей этого прибора. Если вы хотите приобрести гигрометр, прежде всего определитесь с тем, какие именно измерения с его помощью вы будете проводить.

Содержание статьи

На что нужно обращать внимание при выборе гигрометра

Обычно гигрометр покупают для того, чтобы получать верную информацию об уровне влажности воздуха в офисе, квартире или другом помещении с кондиционируемым воздухом. Благодаря этому прибору можно быстро вносить изменения и контролировать степень влажности, что сделает условия пребывания людей в данном помещении более комфортными.

Также рассмотрите возможность приобретения дополнительных радиоуправляемых температурных датчиков, при помощи которых возможно оснастить современное устройство. Вы сможете монтировать их как в любом месте квартиры, так и за ее пределами на расстоянии до 30 м от прибора. Таким образом сведения о температурных режимах в разных местах будут поступать одновременно.

Кроме того, новые устройства могут обладать функциями памяти, позволяющими регистрировать максимальные и минимальные значения температур. Так вы сможете контролировать температурный режим в период вашего отсутствия.

При выборе гигрометра необходимо ориентироваться на его технические характеристики. Особенно важную роль играет измеряемый параметр давления. А потому решите изначально, какую влажность вы будете определять — относительную (в RH) или абсолютную, которая измеряется в г/м3.

Также нужно учитывать диапазон измерений, гистерезис и точность. Если вы хотите приобрести высокоточный датчик влажности, вам понадобится ориентироваться на оптический прибор. Степень защиты по шкале IP означает то, какую именно степень защиты от проникновения пыли и воды внутрь него имеет прибор. Что касается показателя по рабочей температуре, он является важным, если вы собираетесь осуществлять измерения в нестандартных условиях.

Как выбрать гигрометр: дополнительные рекомендации

При выборе гигрометра в первую очередь определитесь с тем, какую влажность он должен измерять. В продаже существуют модели, способные измерять абсолютную влажность воздуха, а также работающие только с относительной влажностью.

Определите диапазон измерений, так как существует вероятность приобрести модель, при помощи которой вы не сумеете определить достаточно высокую для нее влажность. Решите для себя, насколько для вас важна точность показаний гигрометра. Если она имеет принципиально важное значение – приобретайте оптический прибор.

Определитесь с теми условиями, в которых будут проводиться измерения. Необходимо понимать, имеется ли возможность проникновения влаги или пыли внутрь прибора. Разработана IP шкала защиты гигрометров — 0-6 для пыли и 0-8 для воды. Исходя из возможности попадания этих веществ отдавайте предпочтение модели с нужной шкалой.

Также следует учитывать, что некоторое гигрометры, измеряя влажность при нестандартных условиях температуры, могут выдавать искаженные показатели.