Чем измеряется влажность воздуха: приборы для измерения, их виды и принцип работы, показатели нормы

Содержание

Влажность воздуха — формулы, определение, примеры

Все дело в разной влажности воздуха. Интуитивно вы легко определяете, где воздух более влажный: у берегов водоемов, в бассейне, в ванной комнате. Но что такое влажность в физике? Можно ли измерить ее количественно? От чего она зависит? На эти и многие другие вопросы мы получим ответы в статье.

Начнем издалека: чтобы основательно разобраться в теме, нам необходимо понять, что такое испарение и насыщенный пар.

Испарение

Испарение — это парообразование, которое происходит на поверхности жидкости.

«Постойте, — можете возразить вы. — Что-то подобное мы уже изучали в главе “Тепловые явления”. Разве за парообразование не отвечает процесс кипения?»

И это отличный вопрос! Дело в том, что кипение происходит только при температуре кипения и этот процесс затрагивает весь объем жидкости. Испарение же способно происходить при любой температуре и только на поверхности.

В чем причина этого процесса?

Как мы знаем, молекулы жидкости находятся в бесконечном хаотичном движении. При этом скорости молекул отличаются друг от друга, и если быстрая молекула окажется у поверхности жидкости, ей удастся вырваться, вылететь из вещества. Частиц, подобных ей, достаточно много, и процесс будет происходить до тех пор, пока вся жидкость не испарится. Если вы оставите стакан с водой без присмотра на пару минут, вряд ли произойдет что-то непоправимое — вы не заметите, что объем изменился. Но стоит забыть про емкость на пару дней, как от воды не останется и следа.

Скорость испарения зависит от трех факторов. Первый — это род вещества: некоторые жидкости испаряются быстрее, чем остальные. Это происходит потому, что молекулы обладают меньшими силами притяжения: можно легко их преодолеть и вырваться на свободу. Так, эфир является более «независимым», чем пресная вода, он испаряется очень и очень быстро.

Также испарение зависит от температуры, причем эта зависимость прямо пропорциональна: чем больше температура, тем большее количество молекул вылетает из жидкости.

На процесс испарения влияет и площадь поверхности жидкости. Как вы думаете, кто будет чемпионом по количеству вылетевших молекул: океан или маленькая лужица? Думаем, ответ здесь очевиден. Эта зависимость легко прослеживается и в бытовых вопросах: если вы случайно разлили что-то на пол, стоит растереть лужу по всей его поверхности — так она быстрее высохнет. А чтобы белье быстрее высохло, лучше его расправить, чем развесить в мятом состоянии.

Наряду с процессом испарения происходит и обратный ему процесс: часть молекул, вылетевших с поверхности жидкости, вновь возвращается в нее.

Когда количество молекул, вылетевших из жидкости, равно количеству молекул, вернувшихся в жидкость, наступает так называемое динамическое равновесие. С этого момента число молекул пара над жидкостью будет постоянным.

Насыщенный пар

Насыщенный пар — пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью.

В таком случае ненасыщенный пар — пар, который не находится в динамическом равновесии. Это означает, что количество молекул, находящееся над жидкостью, не постоянно и процесс испарения продолжается.

На нашей планете вода испаряется непрерывно: с поверхностей рек, озер, морей, океанов, а также с растительных и ледяных покровов. Атмосфера всегда наполнена водяным паром — тут-то в дело и вступает понятие влажности.

Понятие влажности. Абсолютная и относительная влажность

Влажность воздуха — это содержание в нем водяных паров. В физике разделяют абсолютную и относительную влажность.

Абсолютная влажность показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объемом 1 м3 при данных условиях.

Если это определение кажется вам знакомым, то неудивительно: отношение массы к объему носит название плотность, так что под абсолютной влажностью мы подразумеваем плотность водяного пара. Измеряется она в кг/м

3, но часто в таблицах и задачах можно встретить и единицу измерения г/м3.

Абсолютная влажность прямо пропорциональна массе водяных паров: чем их больше, тем больше и абсолютная влажность, и обратно пропорциональна объему воздуха. Так, при равной массе водяных паров абсолютная влажность воздуха будет больше в той емкости, у которой объем меньше, и наоборот.

Относительной влажностью воздуха называют отношение абсолютной влажности воздуха к плотности насыщенного водяного пара при той же температуре, выраженное в процентах.

Чтобы наглядно увидеть разницу между абсолютной и относительной влажностью, давайте посмотрим на сравнительную таблицу.

Абсолютная влажность Относительная влажность
Обозначение
Единица измерения кг/м3 %
Формула

— масса пара (воды) в воздухе, кг
— объем воздуха, м3

— абсолютная влажность, кг/м3
— плотность насыщенного водяного пара при данной температуре, кг/м3

Для чего было необходимо вводить относительную влажность, если абсолютная довольно емко количественно описывает явление? Дело в том, что организм человека и других живых существ достаточно чутко реагирует на малейшие изменения влажности. Для комфортного существования каждого организма необходимо определенное процентное соотношение водяного пара относительно максимально возможного значения, так что введение относительной величины упростило многие расчеты для ученых.

Для определения относительной влажности необходимо учитывать плотность насыщенного водяного пара. Но как ее найти? Без паники!

Плотность и давление насыщенного пара зависят от температуры. Эти соотношения уже рассчитаны учеными, так что мы можем воспользоваться плодами их труда: для нашего удобства в конце учебника по физике и в интернете даны соответствующие таблицы.

Зависимость давления и плотности насыщенного пара от температуры

Температура, °C

Давление, мм рт. ст.

Плотность пара, г/см3

−10

1,95

2,14

−8

2,32

2,54

−6

2,76

2,09

−4

3,28

3,51

−2

3,88

4,13

0

4,58

4,84

2

5,3

5,6

4

6,1

6,4

6

7,0

7,3

8

8,0

8,3

10

9,2

9,4

Таким образом, эта таблица еще раз доказывает, что:

  • процесс испарения возможен при любой температуре;
  • с ростом температуры увеличиваются плотность и давление насыщенного пара.

Нужно ли всегда рассчитывать влажность с помощью формул? Только представьте: в бассейн вы берете с собой не только плавательный костюм и шапочку, но еще и ручку, блокнот, калькулятор, учебник по физике.

Звучит странно, не правда ли? Как тогда узнать, какая влажность воздуха в бассейне?

Все просто: с помощью измерительных приборов.

Приборы для измерения влажности

Основные приборы для измерения влажности — психрометрический, волосяной и конденсационный гигрометры. Давайте познакомимся со всеми по порядку.

Психрометрический гигрометр

В устройство психрометрического гигрометра входят два обыкновенных термометра: сухой и влажный (его конец обмотан тканью, опущенной в воду). Градусники дают разные показания: по этой разности температур с помощью специальных таблиц и определяют влажность воздуха.

Составим алгоритм работы с психрометрическим гигрометром (психрометром):

  1. Зафиксировать показания сухого и влажного термометров.

  2. Найти разницу их значений.

  3. Сопоставить пункты 1 и 2 с помощью психрометрической таблицы.

Давайте закрепим полученные знания на задаче.

Предположим, сухой термометр зафиксировал температуру, равную 22 °С, а влажный — температуру, равную 19 °С. Чему будет равна влажность воздуха?

Решение.

Рассчитаем разницу значений температур: 22 − 19 = 3.

Найдем в таблице столбец со значением температуры по сухому термометру и сопоставим ее с разницей показаний. Влажность воздуха будет равна 76%.

Ответ: влажность воздуха равна 76%.

Волосяной гигрометр

С волосяным гигрометром дела обстоят куда проще. Его действие основано на способности волоса увеличивать свою длину при росте влажности воздуха (думаем, многие из вас сталкивались с проблемой испорченной прически в особенно пасмурные дни). Вследствие изменения длины волоса стрелка перемещается, указывая на соответствующее значение относительной влажности на круговой шкале.

Конденсационный гигрометр

С помощью конденсационного гигрометра можно определить относительную влажность воздуха по точке росы.

Готовы предположить, что сейчас вы напряглись, так как появилась новая непонятная физическая величина. Уверяем вас, в ней нет ничего сложного.

Точка росы — это температура воздуха, при которой содержащийся в нем пар достигает состояния насыщения и начинает конденсироваться в росу.

Для определения этой точки также существует таблица. Обещаем, последняя на сегодня.

Влажность воздуха приборы для измерения влажности

 

Гигрометр – прибор для измерения влажности воздуха

Гигрометр – прибор, который определяет уровень влажности воздуха в окружающем пространстве и тем самым играет достаточно важную роль, так как от этого показателя во многом зависит самочувствие людей.

Особенно сильному влиянию влажности воздуха подвержены метеозависимые люди, астматики и сердечники. Необходимо поддерживать нормальный уровень показателя, а для того, чтобы следить за его изменениями, и используют гигрометр.

Первые гигрометры появились еще в 18 веке. До сегодняшнего дня они прошли долгий путь развития: от простейших механических до электронных и психрометрических.

Гигрометры бывают следующих видов:

  • волосной;
  • весовой;
  • керамический;
  • конденсационный;
  • электронный;
  • психрометрический (психрометр).

Рассмотрим более подробно технологию действия каждого вида устройства.

Волосной гигрометр

Волосные гигрометры работают на основе обычного волоса и его свойств. Волос может изменять свою длину при различной влажности воздуха. Он натягивается на дощечку или рамку и, удлиняясь или укорачиваясь, двигает стрелку, которая в свою очередь перемещается по шкале устройства.

Волосной гигрометр хорош для домашнего использования, если необязательно получение предельно точных данных.

Также их не стоит перемещать или как-то иначе механически на них воздействовать. При малейшем ударе гигрометр может выйти из строя, так как вся его конструкция достаточно хрупка и деликатна.

Весовой гигрометр

Абсолютный весовой гигрометр состоит из нескольких трубок, приведенных в систему. В них помещается гигроскопическое вещество, которое может поглощать из воздуха влагу.

Через всю систему протягивается определенная порция воздуха, взятая в одной точке пространства.

Так, человек определяет массу трубочной системы до пропуска через нее воздуха и после, а также непосредственно объем проведенного воздуха и при нехитрых математических манипуляциях может просчитать изучаемый показатель в абсолютном значении.

Механический (керамический) гигрометр

Пористая или твердая керамическая масса, в состав которой также входят металлические элементы имеет электрическое сопротивление. Его уровень напрямую зависит от влажности.

Для правильного его действия керамическая масса должна состоять из некоторых окислов металла. В качестве основы используется каолин, кремний и глина.

Конденсационный гигрометр

Такой гигрометр достаточно прост в применении. Принцип его действия основывается на использовании встроенного зеркала. Температура этого зеркала изменяется вместе с температурой воздуха в окружающем пространстве.

Определяется его температура в первоначальный момент измерения. Далее на поверхности зеркала появляются капли влаги либо небольшие кристаллы льда. Температура измеряется еще раз.

С помощью разницы температур, определенных конденсационным гигрометром, и определяется влажность воздуха.

Электронный гигрометр

На пластинку из стекла или другого подобного электроизоляционного вещества наносят слой хлорида лития.

Меняется влажность – увеличивается или уменьшается концентрация и сопротивляемость хлористого лития.

Стоит отметить, что на показания электронного (электролитического) гигрометра может оказывать незначительное влияние температура воздуха, поэтому он часто оборудован встроенным термометром.

Такой гигрометр предельно точен и дает показания с минимальной погрешностью.

Психрометрический гигрометр (психрометр)

Психрометр представляет собой систему из двух обычных спиртовых термометров. Один из них сухой, а второй – влажный (это состояние регулярно поддерживается).

Чем быстрее испаряется влага, тем ниже относительная влажность. Конденсированная жидкость при этом начинает охлаждаться. Таким образом, устанавливают разницу между температурами двух термометров и скорость испарения, а на их основе находят влажность воздуха.

Психрометр не является гигрометром в прямом смысле, но измеряет тот же показатель, поэтому их зачастую отожествляют.

По сути, принцип действия любого гигрометра достаточно прост и базируется на физических или химических свойствах материалов и веществ.

Практически любой гигрометр подойдет для использования вы бытовых условиях, но самые точные данные все же дают электронные гигрометры.

Гигрометр – прибор для измерения влажности воздуха


Гигрометр – прибор, который определяет уровень влажности воздуха в окружающем пространстве и тем самым играет достаточно важную роль, так как от этого показателя во многом зависит самочувствие людей. Особенно сильному влиянию влажности воздуха подвержены метеозависимые люди, астматики и сердечники. Необходимо поддерживать нормальный уровень показателя, а для того, чтобы следить за его изменениями, и используют гигрометр.

Источник: xn—-8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai

 

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 5 о С. 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.

Прибор для измерения влажности воздуха в помещении


О необходимости поддержания комфортного уровня влажности в помещениях сказано многое. Как известно, на самочувствие и здоровье человека влияет не только чрезмерная сухость воздуха, но и наличие излишней влажности. Поэтому особенно актуальным измерение влажности воздуха становится в зимний период, когда оба вышеуказанных варианта становятся крайне вероятными.

Источник: www.syl.ru

 

Как называется прибор для измерения влажности воздуха?

1. Сравнение показаний двух термометров, один из которых обмотан влажным фитильком, не высыхающим оттого, что его конец погружен в воду, и нахождение процента влажности по таблице (чем меньше разница в показаниях сухого и мокрого термометра – тем выше влажность) . Такой прибор называется психрометром.

2. Измерение длины волосинки (она намотана одним концом на катушку со стрелкой и при изменении влажности вращает ее, укорачиваясь или удлиняясь) . Это гигрометр.

“ПСИХРОМЕТР” – прибор для точного определения влажности воздуха существует (см рис.) . Он состоит из двух одинаковых термометров – “сухого” и “смоченного” (дистиллированной водой) с помощью обёрнутого батиста, конец которого опущен в стаканчик. Это профессиональный очень точный метеорологический прибор для измерения температуры и влажности воздуха, устанавливаемый в специальной психрометрической будке (см) на высоте 2 м от поверхности почвы. Такой стандарт является международным и принят ВМО (Всемирной метеорологической организацией) и такие будки установлены на десятках тысяч метеостанций мира.

Пара термометров «сухой – смоченный» позволяет с высокой точностью измерять влажность воздуха. В связи с тем, что с поверхности смоченного термометра идёт испарение, то затраты тепла на испарение понижают его температуру (“психро” – охлаждённый) . Разница показаний будет тем больше, чем ниже влажность воздуха (больше скорость испарения) , что и учитывается расчётом влажности в зависимости от этой разности и значения атмосферного давления (от него также зависит скорость испарения) . В жизни для оперативной работы используют не расчёт по формулам, а специальными “Психрометрическими таблицами”. Понятно, что если воздух насыщен водяным паром, то и испарение со смоченного термометра прекратится и температура обоих термометров станет одинаковой.

При отрицательной температуре воздуха до -10 С ещё пользуются показаниями психрометра (по льду или незамёрзшей воде) , а при более низкой температуре влажность определяют по ГИГРОМЕТРУ (волосяному или плёночному) , принцип работы которого состоит в том, что обезжиренный волос или плёнка изменяют свои размеры с изменением влажности и это передаётся на стрелку. Но этот прибор менее точный и градуируется он по психрометру.

Как называется прибор для измерения влажности воздуха?


Пользователь 3G задал вопрос в категории Наука, Техника, Языки и получил на него 10 ответов

Источник: otvet.mail.ru

 

3 прибора и 3 приспособления для измерения влажности воздуха в помещении

Влажность воздуха в помещении является одним из важнейших показателей, определяющих микроклимат в доме. Если температуру и скорость воздушных потоков можно приблизительно определить по личным ощущениям, то сказать, сколько воды в объеме комнаты «на глазок» не получится. Как определить влажность воздуха? Для этого используется либо прибор для измерения влажности воздуха в помещении, либо подручные средства.

Все они имеют индивидуальные точности и порядок использования.

Вопрос измерения температуры обсуждался в предыдущей статье.

Физическое понятие

Влажность – это содержание водяных паров в воздухе. Комфортное существование живых организмов, возможность развития живой природы, сохранность материалов возможно только при определенных значениях этого параметра.

Абсолютная показывает количество паров воды в определенном объеме. Чаще всего измеряется в г/м 3 . Практического значения не имеет, так как невозможно определить нормальная влажность или нет, зная, что количество водяных паров 10 г/м 3 .

Максимальные показатели меняются в зависимости от температуры воздуха. При – 30 о С этот параметр равен 0,29 г/м 3 , при 0 о С – 4,8 г/м 3 , при + 30 о С – 30,4 г/м 3 . Максимальная величина достигается при температуре 100 о С (температура кипения воды) и равна 598 г/м 3 .

Относительная определяется путем деления значения текущей влажности на максимально возможную при определенной температуре, умноженной на 100. Измеряется влажность в процентах. Повсеместно используется в прогнозах погоды, составе продуктов питания, характеристиках производственных, складских и жилых помещений.

Чем опасна недостаточная и избыточная влага

Влагосодержание, необходимое для полноценного функционирования живого организма, сугубо индивидуально и зависит от многих параметров. Существенный избыток или недостаток водяных паров одинаково пагубен для человека, растения, животного, продуктов питания, строительных и отделочных материалов.

По окнам течет

Излишняя влага воздуха в прямом смысле слова плачевно сказывается на состоянии окружающих нас предметах. Внутренняя поверхность окон покрывается каплями влаги, которая стекает на подоконник. Постельное белье, одежда, меховые изделия приобретают неприятный запах сырости, ими неудобно и неприятно пользоваться.

Продукты портятся, употреблять в пищу их невозможно. Ограждающие конструкции и отделка покрываются плесенью. Ее споры распространяются по воздуху и могут стать причиной аллергических реакций и резкого снижения иммунитета. Человек чаще болеет, процесс выздоровления занимает больше времени.

Как в пустыне

Недостаток влаги в воздухе в условиях невысоких температур приводит к переохлаждению и обезвоживания вследствие повышенного потоотделения.

В таком воздухе происходит нарастание уровня статического электричества, повышается количество пыли. Пересыхают слизистые поверхности человеческого организма. Возникает першение в горле, сухость в носовой полости, жжение в глазах.

Используем приборы

Измерить влажность воздуха проще всего прибором. Называется он — гигрометр. По принципу действия он бывает:

В бытовых условиях применяются психрометрические, волосяные, электронные гигрометры. Для получения достоверных результатов знать, как ими измеряют влажность воздуха.

Самый надежный

Определение влажности воздуха с помощью психрометра (от греческого – холодный), не составляет особого труда. Действие прибора основано на том, что наличие влаги понижает температуру. На панели установлены 2 термометра и психрометрическая таблица. Первый термометр — сухой, второй – влажный. Для измерения необходимо найти разницу показаний температур. В таблице по вертикали указаны температура воздуха, измеряемого сухим термометром, по горизонтали разность показаний. Пересечением этих двух строчек показывается относительная влажность воздуха в процентах.

Психрометр надежный, достаточно простой прибор для определения влажности, дающий точную информацию. Требует постоянного контроля на наличие воды в емкости влажного термометра. Позволяет одновременно следить за температурой воздуха и его влажностью.

Самый простой

Самый древним и простым прибором для измерения влажности является волосяной гигрометр. Как узнать влажность воздуха с его помощью?

Достаточно просто посмотреть на стрелку, под которой расположена шкала с делениями через 1%. Принцип действия основан на изменении линейных размеров предметов в зависимости от насыщения их влагой. В качестве такого предмета используется обыкновенный обезжиренный волос. Отсюда и пошло название прибора «волосяной».

В качестве недостатка можно отметить большую погрешность измерения (около 10%). Плюсами являются:

  • высокая чувствительность;
  • быстрое реагирование на изменение влажности;
  • большой диапазон измерения — от 30 до 100%.

Используется для определения относительной влажности воздуха в жилых помещениях. Зачастую является красиво оформленным предметом интерьера.

Самый современный

Чем измеряют влажность в интерьерах современной классики и хай-тек? Современный дизайн требует современных приборов. Одним из таких является цифровой (электронный) гигрометр. В основе его лежит измерение сопротивления электрического тока при изменении влажности электролита.

Минусом данного определителя влажности воздуха является необходимость подключения к электрической сети или использование батареек.

Жидкокристаллический дисплей еще отображает время и температуру. Имеется подсветка для использования в ночное время. Частота обновления показаний от 10 до 20 секунд. Погрешность измерения влажности воздуха в помещении составляет 5%.

Сами с усами

Чем измерить влажность, если прибора нет, а покупать его нет необходимости из-за редкого использования? На помощь придут смекалка, опыт поколений, простые предметы, которые есть в каждом доме.

Гори, гори моя свеча

Представляем дедовский способ, как определить влажность в комнате. Для этого достаточно изготовить влагомер из простой свечи и спички. Прежде чем измерять влажность воздуха:

  • закройте двери, ведущие в смежные помещения;
  • обеспечьте отсутствие сквозняков;
  • зажгите свечу;
  • наблюдайте за пламенем.

Если пламя колышется, и цвет ореола имеет малиновую окраску – паров воды в воздухе много. Если горение ровно вертикальное и пламя оранжево-желтого цвета – наличие водяных паров в норме.

Вода, стакан, холодильник

Данный способ дает возможность замерять влажность воздуха в домашних условиях. У этого прибора только три показания наличия влаги:

Перед тем как проверить влажность в квартире, налейте в стеклянный стакан простой водопроводной холодной воды. Поставьте в холодильник на 5-6 часов. Температура воды должна быть 6 о С.

Измерить можно либо с помощью уличного термометра или термометра для ванной. Затем поставьте стакан на стол в комнате, на расстоянии 1 метра от окон и стен. Через 10 минут оцените результат:

  • конденсат на наружных стенках стакана сконцентрировался в капли, которые стекают на стол – избыточная;
  • физическое состояние конденсата не изменилось – нормальная;
  • конденсат испарился или его стало значительно меньше – недостаточная.

Сделай психрометр сам

Для определения влажности воздуха можно использовать обыкновенный комнатный ртутный термометр. С его помощью можно провести измерение влажности воздуха психрометрическим способом. Перед тем как измерить влажность в помещении приготовьте обыкновенную тряпку и воду.

Порядок проверки наличия паров воды в объеме воздуха своими руками следующий:

  • проведите измерение температуры воздуха в помещении и запишите;
  • оберните ртутную колбу термометра влажной тряпкой;
  • ожидайте 10 минут;
  • снимите и запишите показания термометра;
  • высчитайте разницу сухого и влажного измерения;
  • скачайте психрометрическую таблицу;
  • найдите уровень влажности в помещении.

Такой измеритель влажности воздуха не занимает много места, не требует дополнительных затрат, обеспечивает необходимую точность измерения.

Нормальные показатели

Мало определить влажность воздуха в комнате. Необходимо еще знать, нормальны ли полученные данные. Оптимальное и наиболее комфортное значение в 45%. При этом приемлемым диапазоном изменения влажности воздуха в квартире является 30 – 60%. В разных по своему функциональному назначению помещениях рекомендуется поддерживать разное количество водяных паров:

  • зал, столовая, гостиная, кухня, ванная комната – 40-60%;
  • спальня для взрослых и подростков – 40-50%;
  • детская комната – 45-60%;
  • кабинет – библиотека – 30-40%.

Добиваться разных показателей наличия влаги даже в небольших помещениях достаточно хлопотно. В первую очередь надо обеспечить норму влажности. В большинстве современных жилых помещениях ее не хватает из-за большого количества отопительных и электрических приборов.

От этого ухудшается самочувствие, понижается работоспособность. Больше всего от этого страдают дети.

Доводим до нормы

Для обеспечения комфортного проживания необходимо регулировать относительную влажность воздуха. Для этого необходимо:

  1. Регулярно, не менее двух раз в сутки, проветривать помещения. Лучше всего это делать это после пробуждения и перед сном. Зимой лучше проводить короткие по времени проветривания с широко открытым окном для предупреждения охлаждения стен и пола. Летом, когда количество влаги на улице недостаточно, можно открыть окна не широко на длительное время.
  2. Увеличить количество комнатных растений. Увлажнение происходит за счет испарения влаги с поверхности почвы. Сморщенные, поникшие, засохшие листья будут свидетельствовать о недостатке воздушной влаги.
  3. Установить аквариум. Испарение воды с его поверхности сильно увлажняют воздух. Это заметно даже без проведения измерений. Если нет желания заниматься аквариумистикой, можно расставить в квартире емкости с водой. Не так эстетично, зато очень практично.
  4. Регулярно проводить влажную уборку. Отсутствие пыли позволит большему количеству влаги находиться во взвешенном состоянии.
  5. Приобретите специальный прибор для увлажнения воздуха. Особенно это актуально, если есть дети грудничкового и младшего возраста.
  6. Разбрызгивайте воду с помощью пульверизатора для поливки растений или глажки белья.

АКВАРИУМ И ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА

Выберите ли какой-то один способ или будете использовать комплекс мероприятий, не важно. Главное, чтобы показатели температуры и влажности были в пределах нормы.

Влажность нужная нужна, влажность очень нам важна. Такой главный вывод можно сделать, прочитав статью. Поддерживайте влажность воздуха в квартире в пределах нормы, берегите собственное здоровье.

Прибор для измерения влажности: выбор и использование


Существует ли прибор для измерения влажности. Что такой гигрометр. Измеряем влажность с помощью свечи или волоса. “Дедовские” и современные способы.

Источник: uteplix.com

 

Приборы для измерения влажности воздуха.

Для измерения влажности применяется психрометры, которые состоят из двух ртутных термометров: сухого и влажного. Резервуар влажного термометра окутан марлей или другой гигроскопической материей, конец которой опущен в воду. За счет испарения влаги температура на влажном термометре понижается. Отличие в показаниях влажного и сухого термометров тем больше чем меньше относительная влажность и обусловлено отводом тепла от влажного термометра за счет испарения влаги. Только при относительной влажности равной 100% показания термометров совпадают. Относительную влажность определяют по выведенным формулам пересчета или номограмме, зная показания холодного и влажного термометров.

Рис. 2.2.2. Приборы для измерения параметров микроклимата

а — термограф: 1.— барабан; 2 —указатель; 3 — пластина биметаллическая; б — психрометр Августа: 1 — «сухой» термометр; 2 — «влажный» термометр; 3 — марля; 4 — кювета с водой; в — аспирационный психрометр; г — чашечный анемометр. Для прямого определения относительной влажности используют гигрометры, принцип работы которых основан на способности человеческого волоса, изменять свою длину во влажном и сухом воздухе. Для регистрации изменения относительной влажности во времени используют самопишущие приборы и гигрографы.

Рис. 2.2.3. Термоанемометр:

1 – датчик; 2 – термопара; 3 – реостат; 4 – батарея нагрева; 5 –гальванометр.

Приборы для измерения скорости движения воздуха.

Замер скорости движения воздуха проводят различными видами анемометров: крыльчатыми, типа АСО-3 (скорость потока от 0,3 до 0,5 м/с), чашечными, типа МС-13 и индукционными, типа АРН-49 (скорость в пределах 1-20 м/с), термоанемометрами и кататермометрами (скорость не больше 0,5м/с). Термоанемометры позволяют измерять незначительные колебания потоков воздуха и температуры по объему помещения. Для измерения интенсивности теплового излучения используют актинометры и радиометры. Измерение абсолютного давления воздуха производится барометрами и барографами. Барометры могут быть по принципу действия: ртутные, пружинные и специальные анероиды.

Параметры микроклимата оцениваются:

-как оптимальные, если средние значения и результаты не менее 2/3 измерений находятся в пределах оптимальных величин; -как допустимые, если средние значения и результаты не менее 2/3 измерений находятся в пределах допустимых величин; -как несоответствующие, если средние значения и результаты более 2/3 измерений не соответствуют допустимым.

Комплексную оценку состояния микроклимата при изменяющихся одновременно параметрах производят по величине эквивалентно-эффективной температуры.Эквивалентно-эффективная температура это такая температура воздуха, которая соответствует определенному сочетанию трех параметров микроклимата. Их сочетание может создавать комфортные или дискомфортные микроклиматические условия, которые ведут к перегреву или переохлаждению организма. Оценить метеорологические условия можно по температуре сухого и влажного термометров и по скорости движения воздуха, используя номограмму для рабочей зоны производственных помещений (рис 2.2.4.). В настоящее время установлены диапазоны возможных сочетаний температуры и скорости движения воздуха в производственных помещениях в теплый период для различной производственной одежды. При повышении температуры воздуха от26 до 28 0 С скорость воздуха должна увеличиться от 0,5 до 3м/с. Но всегда можно подобрать скорость движения воздуха и его относительную влажность, когда сочетание трех параметров составляет комфортные условия при данной температуре. Предметом дальнейших исследований по созданию комфортных микроклиматических условий – определение верхних и нижних пределов значений параметров микроклимата, что позволит обеспечить не только безопасность труда, но и сэкономить энергоресурсы на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха рабочих зон.

Рис.2.2.4. Номограмма микроклиматических параметров рабочей зоны

Приборы для измерения влажности воздуха


Приборы для измерения влажности воздуха. Для измерения влажности применяется психрометры , которые состоят из двух ртутных термометров: сухого и влажного. Резервуар влажного термометра окутан

Источник: studfiles.net

 

Влажность воздуха измеряется прибором. Влагомер

Влажность воздуха измеряется прибором. Влагомер

(не проверялась)

Влагоме́р  — прибор, измеряющий абсолютное содержание влаги в процентном отношении ко всей массе газа или твердого материала ( в том числе сыпучих ), часто отождествляемый с прибором измерения влажности воздуха гигрометром , который является одним из видов влагомеров.

Влагомеры необходимы при проведении проверки качества сырья и материалов во время входного контроля сырья и готовой продукции на предприятиях экструзии, строительной областии других областей промышленности.

Контроль и регистрация влажности окружающего воздуха во время процесса печати является неотъемлемым техническим требованием для уменьшения производственного брака и повышения качества печатной продукции за счёт увеличения адгезии красочного слоя к материалу.

В приборах измерения влажности используются несколько различных методов измерения влажности материалов и газов:

            . Подходит для газов и твердых материалов.

Прибор показывает влажность воздуха. Термогигрометр

Влажность воздуха возможно померить благодаря термогигрометру. Рассмотрим его работу. Он обладает сложной системой, поэтому он определяет не только уровень влаги, но и значение температуры внутри комнатного помещения. Также дополнительно данный аппарат проводит фиксацию значений состояния влаги и температурной величины в различных точках. То есть он сравнивает состояние двух показателей в месте, где он находится на этот момент, и в предыдущем помещении.

Прибор для определения влажности воздуха проводит синхронизацию значений, которые он получил в различных точках здания. Согласно этим показаниям термогигрометр дает общий результат значения влажности и температуры. Какими техническими характеристиками обладает он?

Рассмотрим технические характеристики термогигрометра. Длина провода составляет 150 сантиметров. Показатели изображаются как проценты, диапазон которых составляет от 0 до 90. Можно также приобрести в магазинах модели термогигрометров, которые являются беспроводными.

У данных моделей имеется дополнительная функция: когда состояние уровня влаги в комнате является критическим, измеряющий аппарат дает сигнал, который оповещает хозяина о плохой обстановке воздуха. Удобно пользоваться данным прибором (приборами) или измерителем, измеряя влажность в квартире.

Данным гигрометром вы сможете провести измерения температуры и влажности. Вы буквально будете участвовать в изменении домашней «погоды».

Относительная влажность воздуха. Влажность воздуха

Влажность воздуха — это содержание в воздухе водяного пара.

Окружающий нас атмосферный воздух вследствие непрерывного испарения воды с поверхности океанов, морей, водоемов, влажной почвы и растений всегда содержит в себе водяные пары. Чем больше водяных паров находится в определенном объеме воздуха, тем ближе пар к состоянию насыщения. С другой стороны, чем выше температура воздуха, тем большее количество водяных паров требуется для его насыщения.3$.

Относительная влажность воздуха $φ$ — это отношение абсолютной влажности воздуха $р$ к плотности $р_0$ насыщенного пара при той же температуре.

Относительную влажность выражают в процентах:

$φ=({p}/{p_0})·100%$

Концентрация пара связана с давлением ($p_0=nkT$), поэтому относительную влажность можно определить как процентное отношение парциального давления $р$ пара в воздухе к давлению $р_0$ насыщенного пара при той же температуре:

$φ=({p}/{p_0})·100%$

Под парциальным давлением понимают давление водяного пара, которое он производил бы, если бы все другие газы в атмосферном воздухе отсутствовали.

Если влажный воздух охлаждать, то при некоторой температуре находящийся в нем пар можно довести до насыщения. При дальнейшем охлаждении водяной пар начнет конденсироваться в виде росы.

Влажность воздуха в квартире. Какая влажность воздуха должна быть в квартире

В квартире без детей

Чтобы всем домочадцам жилось комфортно и легко дышалось, поддерживайте в квартире оптимальный уровень увлажненности и температурный режим. Сухой воздух вызывает раздражение слизистых оболочек глаз и носоглотки, провоцирует аллергические реакции и такие заболевания, как бронхит или астма.

Обеспечьте регулярный доступ свежего воздуха, таким образом вы добьетесь естественного увлажнения воздуха в жилом помещении. Нормальным считается уровень влажности 30-60 %. Для взрослого человека рекомендуется проветривание во время ночного отдыха с помощью приоткрытой форточки, это актуально даже зимой.

Совет: придерживайтесь рекомендаций физиологов, по их утверждениям комфортный уровень влажности в доме не зависит от времени года и по санитарно-гигиеническим нормам составляет 40-60 %.

Оптимальная влажность воздуха

В детской комнате

Детский организм больше подвержен влиянию негативных факторов окружающей среды. Соблюдайте определенные условия для создания климатического комфорта в детской комнате. Поддержание правильной влажности воздуха ― является одним из наиболее важных факторов, предупреждающих развитие различных заболеваний.

Норма влажности составляет 50-60 %. Комфортный микроклимат предотвращает пересыхание слизистых оболочек носоглотки, которые являются природным барьером, защищающим организм от попадания инфекции.

Если ребенок заболел, создайте повышенный уровень влажности в детской ― 70 %. Такие мероприятия позволят быстрее справиться с инфекцией и противостоять усиленному размножению бактерий на слизистых.

Оптимальная влажность в детской для новорожденных должна быть не менее 60 %. Малышам первого года жизни очень важно поддержание высокой влажности в помещении, так как режим теплообмена новорожденных несовершенен.

При выдохе организм младенца теряет влагу, соответственно вдыхаемый воздух должен ее компенсировать, иначе на его увлажнение тратятся все силы малыша, и велик риск обезвоживания. Сухой и горячий воздух провоцирует выделение пота, еще одна причина потери драгоценной влаги. Для ребенка это чревато нарушением работы органов и систем организма, частыми заболеваниями.

Мнение эксперта

Никоноров Владимир Алексеевич

Наш эксперт. Специалист в области кондиционирования и вентиляции с 10-летним стажем.

Строго соблюдайте оптимальные климатические условия, поддерживайте температуру и относительную влажность в детских комнатах на должном уровне! При необходимости корректируйте ее в необходимую сторону. Это обязанность каждого родителя!

Как измерить влажность воздуха с помощью термометра. Как померить влажность воздуха в доме, в квартире, при помощи обычного термометра

Главная » Дом » Как померить влажность воздуха в доме, в квартире, при помощи обычного термометра

Существует масса способов как в домашних условиях померить влажность воздуха, без использования гигрометра, который показывает точную влажность в помещении. Но, если под руками нет такого прибора, а померить влажность в доме необходимо, то это можно сделать при помощи обычного комнатного термометра и показания будут достаточно близки с показаниями гигрометра. Погрешность при таком измерении может составлять от 0 до 5%.
Итак, для измерения влажности воздуха в квартире понадобится: термометр, вата и вода.
Шаг 1. Берем сухой термометр и измеряем температуру воздуха в определенном месте. Запоминаем показания термометра.

Шаг 2. Берем вату, смоченную холодной водой и прикладываем ее к колбе нашего термометра. Термометр остается в том же месте, что и мерили сухую температуру. Запоминаем показания. Обязательно вату смачивайте холодной водой, не теплой, иначе показания будут неправильными.

Шаг 3. Смотрим показания сухого и влажного термометра и разницу между ними и по таблице (на рисунке ниже) определяем влажность воздуха.

Это так называемая психрометрическая таблица. Как же пользоваться этой таблицей? Все очень просто: первый столбик — это показания сухого термометра, то есть шаг 1, где изначально измерялась температура. На нашем примере это 23 градуса. Далее первая строка сверху — разность показаний сухого и влажного термометра, то есть от показаний сухого отнимаем показания влажного. На нашем примере это 23-20 = 3 градуса разность показаний. Теперь смотрим пересечение 23 и 3 на таблице. Влажность воздуха в данном помещении 76%. Как пользоваться психрометрической таблицей научились. Едим дальше.

Норма относительной влажности воздуха в жилом помещении.
Норма влажности воздуха для дома, квартиры составляет от 30% до 60%, оптимальным будет значение 45%. Понизить влажность можно простым проветриванием, о повысить при помощи воды и пара, которые образуются естественным путем (например, при приготовлении пищи, стирки, приеме душа — то есть при повседневных рутинах) или можно образовать искусственно — поставить воду в различных емкостях вблизи источников тепла, развешать по квартире влажные вещи и т. п.

Прибор для измерения влажности воздуха называется. Приборы для измерения влажности воздуха

Прибор для измерения влажности воздуха называется гигрометр .

Гигрометр — это прибор, который измеряет влажность воздуха в помещении. Если процент содержания влаги в воздухе слишком низкий, в организм могут попасть различные вирусы, которые могут значительно ослабить иммунитет. Благодаря гигрометру можно избежать дискомфорта и защитить слизистые и кожу от пересыхания.

Согласно ГОСТу, комфортный уровень относительной влажности в помещении зимой — 30–45%, в теплые месяцы — 30–60%.

Принцип работы этого прибора основан на физических характеристиках материалов, из которых он состоит. Материалы в зависимости от уровня влаги в воздухе меняют свойства: вес, плотность, длину и другие.

Гигрометр бывает нескольких видов:

  • волосяной,
  • пленочный,
  • весовой,
  • конденсационный,
  • психрометрический,
  • электронный.

Волосяной гигрометр

Волосяной измерительный прибор состоит из обезжиренного синтетического волоса, стрелки, пружины и шкалы. Когда количество паров в воздухе изменяется, происходит изменение силы натяжения волоса и пружина реагирует на эти изменения, меняя положение стрелки на шкале. Диапазон определения влажности у волосяного гигрометра — от 30 до 80%.

Сейчас можно встретить множество моделей гигрометров, среди которых есть и классические измерители влажности с температурным столбиком, и электронные, на дисплее которого отображаются сразу все показатели оптимального микроклимата в доме.

Пленочный гигрометр

Чувствительного элементом здесь служит пленка, которая также при изменении уровня влажности стягивается или растягивается. Это приводит в движение противовес, который меняет угол наклона стрелки по шкале. Рабочий диапазон также составляет от 30 до 80%.

Весовой и конденсационный гигрометры

Весовой механический и конденсационный гигрометр отличаются высокой точностью измерения уровня влажности в помещении, так как оба являются устройством для измерения абсолютной влажности воздуха. Такая аппаратура применяется только в лабораториях, но не для измерения влажности домашнего воздуха.

Психрометрический гигрометр

Психрометр основан на взаимодействии между собой «сухого» и «влажного» термометров. В приборе установлены два градусника с подкрашенными жидкостями (красного и синего цветов). Одна из этих трубок обмотана хлопчатобумажной тканью, конец которой погружен в резервуар с раствором. Ткань намокает, а затем влага начинает испаряться, тем самым охлаждая «влажный» термометр. Чем ниже влажность воздуха в помещении, тем ниже будут показания термометра.

Чтобы высчитать процент влажности воздуха на психрометре, следует в таблице на приборе найти значение температуры воздуха согласно показаниям градусника и найти разницу значений на пересечении показателей.

Психрометры бывают нескольких видов:

  • стационарный. Включает два градусника (сухой и влажный). Работает по принципу, описанному выше. Процент влажности воздуха рассчитывается по таблице.
  • аспирационный. От стационарного отличается лишь наличием специального вентилятора, который служит для обдува термометров поступающим потоком воздуха, тем самым ускоряя процесс измерения влажности воздуха.
  • дистанционный. Этот психрометр бывает двух видов: манометрическим и электрическим. Вместо ртутных или спиртовых градусников имеет кремниевые датчики. Однако, как и в первых двух случаях, один из датчиков остается сухим, второй — влажным.

Электронный гигрометр (цифровой)

Также известны как домашние цифровые метеостанции. Принцип работы цифровых гигрометров строится на постоянном измерении состояния воздуха в помещении. Прибор функционирует от электросети или бытовой батарейки. Внутри гигрометра находится датчик, который фиксирует изменения концентрации влаги в комнатном воздухе.

Все расчеты отображаются на дисплее прибора, информация обновляется в режиме реального времени.

Физика Влажность воздуха и её измерение

Вода занимает около 70,8% поверхности земного шара. Живые организмы содержат от 50 до 99,7% (пятидесяти до девяноста девяти целых семи десятых процента) воды.   В атмосфере находится около 13-15 тыс. км3 воды в виде капель, кристаллов снега и водяного пара. Атмосферный водяной пар влияет на погоду Земли.
Водяной пар в воздухе не всегда является насыщенным, несмотря на огромные поверхности океанов, морей, озер и рек. Перемещению воздушных масс способствует ветер. Это приводит к тому, что в одних местах нашей планеты в данный момент испарение воды преобладает над конденсацией, а в других, наоборот, преобладает конденсация. Но в воздухе практически всегда имеется некоторое количество водяного пара и для каждой территории оно различно. 
Содержание водяного пара в воздухе – это влажность, которая характеризуется несколькими величинами: абсолютной влажностью, относительной влажностью, парциальным давлением водяного пара.
1. Абсолютная влажность ρ (ро)– плотность водяного пара в воздухе измеряется в килограммах на метр кубический (кг/м3), т.е. показывает, сколько граммов водяного пара содержится в воздухе объёмом 1 м³ при данных условиях.
Чем выше температура воздуха, тем больше в нем может быть пара;
Например, при +20 ºС 1 м3 воздуха может содержать 17 г водяного пара; при -20 ºС 1 м3 воздуха – всего 1 г водяного пара.
Степень насыщения водяного пара зависит от 
•    количества водяных      паров, 
•    давления,  
•    температуры. 
В окружающем нас воздухе практически всегда находится водяной пар. Влажность воздуха зависит от количества водяного пара, содержащегося в нем.
Сырой воздух содержит больший процент молекул воды, чем сухой.
Например, в центральной части России воздух сухой по сравнению с островом Сахалин. Там воздух настолько влажный, что одежда всегда кажется тоже влажной. Не каждый человек способен жить во влажном климате. Так как это сказывается на здоровье. 
 2. Атмосферный воздух представляет собой смесь различных газов и водяного пара, имеющих свои определенные величины давления. Однако, давление, производимое воздухом на находящиеся в нем тела равно суммарному давлению. Парциальным давлением водяного пара называют давление, которое производил бы водяной пар, если бы все остальные газы отсутствовали, т.е. если создать идеальные условия. Парциальное давление водяного пара является одним из показателей влажности воздуха. Его выражают в единицах давления – паскалях или миллиметрах ртутного столба.
Атмосферное давление определяется суммой парциальных давлений компонент сухого воздуха (кислорода, азота и т. д.) и водяного пара.
 3. Относительная влажность – это величина, показывающая, насколько водяной пар при данной температуре близок к насыщению. Так как по парциальному давлению водяного пара и абсолютной влажности  нельзя судить о том, насколько водяной пар в данных условиях близок к насыщению. А от этого зависит интенсивность испарения воды и потеря влаги живыми организмами.   
Относительной влажностью воздуха ФИ называют отношение парциального давления р (П) водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению р н.п. (П) насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах. Относительная влажность воздуха обычно меньше 100%.
Для определения влажности воздуха используют несколько приборов.
ПсихрОметр. Состоит из двух термометров. Резервуар одного из них остается сухим, и он показывает температуру воздуха. Резервуар другого окружен полоской ткани, конец которой опущен в воду. Вода испаряется, и благодаря этому термометр охлаждается. Чем больше относительная влажность, тем менее интенсивно идет испарение, так как в воздухе много водного пара. Температура, показываемая термометром, окруженным влажной тканью, ближе к температуре сухого термометра.
При относительной влажности, равной 100%, вода вообще не будет испаряться и показания обоих термометров будут одинаковы. По разности температур этих термометров с помощью специальных таблиц можно определить влажность воздуха. 
Гигрометр. 
Существует несколько видов гигрометров:
1.    волосной, 
2.    конденсационный, 
3.    психрометрический.
Волосной гигрометр состоит из рамки, волоса, стрелки, ролика и груза. Принцип его действия основан на свойстве обезжиренного волоса изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха, в котором он находится. Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся вдоль шкалы.
Волосной гигрометр в зимнее время является основным прибором для измерения влажности воздуха вне помещения.
Компенсационный гигрометр – прибор для определения влажности воздуха путем охлаждения последнего до точки росы. Прибор сотоит из термометра, металлической трубки с эфиром и груши, для накачивания воздуха. При испарении эфира  на отполированной стенке появляются капли воды. По термометру, вставленному внутрь сосуда, отмечают температуру, при которой это происходит. Эта температура является точкой росы при данном содержании водяного пара в воздухе. 
По точке росы находят соответствующую ей плотность насыщенного пара.
По таблице плотности насыщенного пара находят относительную влажность воздуха.
Для ускорения процесса испарения эфира через него с помощью груши прогоняется воздух.
В конденсационном гигрометре М. И. ГОльцмана температура металлического зеркала, измеряемая электрически, может быть понижена до —150°С (минус) с помощью обтекающего его жидкого кислорода или жидкого воздуха. 
Воздух просасывается через прибор и проходит мимо зеркала, где и происходит конденсация.
Точка росы – это температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным.
Точка росы также характеризует влажность воздуха:
•    выпадение росы под утро, 
•    запотевание холодного стекла, если на него подышать, 
•    образование капли воды на холодной водопроводной трубе, 
•    сырость в подвалах домов.
Наиболее комфортная влажность воздуха для человека лежит в пределах 40—60%. 
Высокую температуру легче переносить в сухом воздухе. Жара в сухой пустыне может не так сильно изнурять, как 25 градусов после сильного дождя, когда влажность воздуха очень высока. Чтобы не перегреться, организму в жару надо сильно потеть. Однако при высокой влажности пот не будет высыхать и не даст охлаждения тела. 
При высокой температуре воздуха и низкой влажности человек, потея, выводит влагу из организма в основном через кожу, а не через почки. Это свойство организма используется в медицине при заболеваниях почек.
От влажности также зависит интенсивность испарения влаги с поверхности кожи человека. Испарение влаги имеет большое значение для поддержания температуры тела постоянной. В космических кораблях поддерживается наиболее благоприятная для человека относительная влажность воздуха (40-60%).
Очень важно знать влажность в метеорологии – в связи с предсказанием погоды. Хотя относительное количество водяного пара в атмосфере сравнительно невелико (около 1%), роль его в атмосферных явлениях значительна. Конденсация водяного пара приводит к образованию облаков и последующему выпадению осадков. При этом выделяется большое количество теплоты. И наоборот, испарение воды сопровождается поглощением теплоты.
Определенная влажность необходима в ткацком, кондитерском и других производствах для нормального течения процесса.
Хранение произведений искусства и книг требует поддержания влажности воздуха на необходимом уровне. Поэтому в музеях на стенах вы можете видеть психрометры.
Рассмотрим решение задачи. 
Найдите относительную влажность воздуха в комнате при температуре 18 °С, если при 10°С образуется роса.
По таблице зависимости давления насыщенных водяных паров от температуры найдем нужные нам значения: при температуре 18 градусов цельсия парциальное давление водяного пара равно одна целая, 23 сотых килопаскаля, а давление насыщенного пара равно две целых семь сотых килопаскаль. Переведем килопаскали в паскали,  и подставив значение величин в формулу, получим: фи равно парциальное давление водяного пара разделить на давление насыщенного пара и умножить на 100 процентов равно 1230 паскаль разделить на 2070 паскаль и умножить на 100 процентов равно 59 процентов.

Приборы для измерения микроклимата


Чтобы узнать, насколько фактическое состояние воздушной среды в рабочей зоне соответствует нормативным значениям параметров микроклимата, измеряют температуру, влажность, скорость движения воздуха и интенсивность теплового излучения от нагретых тел, которые измеряются специальными приборами для контроля микроклимата.

Температуру воздуха чаще всего измеряют спиртовыми или ртутными термометрами. Однако в помещениях с высоким уровнем теплового излучения (кормоприготовительные цехи, котельные и т. п.) температуру следует определять с помощью парного термометра, состоящего из двух ртутных термометров, резервуар одного из которых зачернен, а другого – посеребрен.

Относительную влажность воздуха чаще всего измеряют психрометрами: стационарным Августа и аспирационным Ассмана. Относительную влажность можно также определить непосредственно по циферблату гигрометра типа М-68, принцип работы которого основан на способности человеческого волоса изменять свою длину в зависимости от влажности воздуха.

Скорость движения воздуха от 0,5 до 10 м/с измеряют крыльчатым анемометром, а от 1 до 20 м/с — чашечным. Скорость движения воздуха менее 1 м/с измеряют кататермометром, который представляет собой спиртовой термометр с большим шаровым или цилиндрическим резервуаром и капилляром, расширяющимся в верхней части.

Интенсивность теплового излучения определяют актинометром, на задней стенке которого расположены белые и зачерненные алюминиевые пластины, соединенные с термопарами.

Атмосферное давление измеряют барометрами, шкала которых может быть отградуирована в миллиметрах ртутного столба (МД-49А) или килопаскалях (БАММ-1).

Квалифицированные специалисты Ассоциация Независимых Лабораторий Тестэко с помощью современных высокоточных сертифицированных приборов выполнят контроль измерения микроклимата в вашем офисе и на других производственных площадках, а также дадут рекомендации по его улучшению.

Видео материалы


Как измерить и настроить влажность воздуха в инкубаторе гигрометром

Успешная инкубация яиц зависит от свежести материала, правильной закладки, соблюдения температурного режима и уровня влажности. Последние показатели меняются в зависимости от периода инкубации и вида яиц. Особенно важна точность влажность для вывода птенцов водоплавающей домашней птицы: несоблюдение правил может погубить весь выводок.

Влажность для куриных яиц

Какая влажность должна быть в инкубаторе – зависит от инкубационного периода. В первые 5-7 дней ее уровень поддерживается в пределах от 50 до 60% (измеряется влажность воздуха в процентах).

В этот период развития эмбриона формируются главные органы. На 8 день уровень влаги нужно понизить до 45%. Такой показатель оптимален в период развития аллантоиса и кровеносной системы. В период с 8 по 11 день у эмбриона формируется скелет и коготки, клюв. Начиная с 12 дня развития эмбриона в яйце -появляется пух, когти и клюв приобретают свой желтоватый и розоватый цвет. Последующее увеличения уровня влаги в воздухе камеры способствует интенсивному развитию зародыша. С 15 дня рекомендуется повысить влажность до 50%.

В последние три дня – 19, 20 и 21 – показатели выставляются выше 75%. Если ее не повысить, эмбриональные и яйцевые оболочки начнут сохнуть. Скорлупа станет слишком твердой, и птенцам понадобится больше времени и сил для проклевывания. Некоторым такая задача и вовсе окажется не по силам.

Только что появившиеся на свет птенцы покрыты пухом, который еще влажный от жидкости, с налипшими кусочками скорлупы и оболочки.

На период обсыхания вентилятор включают на полную мощность, а инкубатор проветривают трижды в день. Крышку открывают на 7-10 минут.

Несоблюдение режима инкубации куриных яиц может привести к повышенному или пониженному уровню влажности. Более высокий уровень приводит к развитию плесени, грибков и болезнетворных микроорганизмов на стенках камеры и на скорлупе яиц. Это приводит к снижению процента вылупляемости и более слабому выводку. Слишком сухой воздух приведет к испарению воды из инкубационных яиц, что приведет к водному голоданию зародыша. В воде же растворены все необходимые для развития эмбриона питательные вещества. Как результат – слабое или нежизнеспособное потомство.

Показатели влажности в аппарате зависят и меняются также от условий окружающей среды. Когда вентиляционные отверстия открыты, влажность внутри инкубационной камеры выравнивается по влажности в комнате. Уровень сырости воздуха в домашних условиях в зимний период низкий.

Поэтому если инкубатор установлен в отапливаемом помещении, необходимо ставить рядом с ним увлажнители воздуха.

Определение уровня влажности

Влажность в инкубаторе определяется площадью испаряемой воды. В инкубационных машинах для измерения уровня температуры и влажности одновременно используют психрометр. В новых и более современных моделях устанавливают цифровые терморегуляторы, которые измеряют влажность и поддерживают заданные значения. Регулирование температуры и других параметров в данных аппаратах происходит путем установки на дисплее нужного уровня.

Настройка гигрометра

Прибор для определения влажности называется гигрометром. Он способен определить уровень влаги в воздухе от 20 до 98%, а погрешность в измерениях составляет не более 5%. Для нормального процесса инкубации такая точность подходит. Гигрометр для инкубатора состоит из выносного цифрового дисплея, к которому прикреплены датчики. Чтобы измерить уровень влаги в воздухе, датчик опускается во внутреннюю камеру. Показатели влажности отражаются на дисплее через 5-7 минут. Гигрометр для инкубатора прост в эксплуатации, и оснащен только тумблером включения/выключения. Влагомер для инкубатора работает от батареек, а корпус изготовлен из прочной пластмассы.

Новые модели гигрометров способны запоминать заданные параметры, а также максимальные и минимальные значения влажности и температуры в процессе инкубации.

Определение уровня влажности без гигрометра

Существует и другой способ, как измерить влажность воздуха без использования гигрометров и психрометров. Для него потребуются два термометра. Один оборачивают ватой и обматывают 3 слоями хлопковой ткани. Ткань предварительно смачивают в воде и немного отжимают. Инкубатор отключают, и два термометра кладутся рядом на дно рабочей камеры. После чего крышку возвращают на место, и включают машину. Через 12-17 минут снимают показатель температуры и сравнивают их с данными специальной психометрической таблицы. Показания температуры и влажности связаны друг с другом: чем выше первый показатель, тем ниже второй. В таблице приведены данный уровня влаги в воздухе инкубационной камеры при температуре по сухому градуснику в 37°.

Показания  влажного термометра (в градусах) 25 27 29 31 33 34
Влажность воздуха (в процентах) 35 44 54 63 74 83

Для каждого последующего измерения используется новый отрез ткани, смоченный в воде комнатной температуры.

Чтобы точно установить необходимый уровень без датчика влажности для инкубатора можно использовать простой метод.

Первый заключается в правильном подборе емкости для воды. Сначала измеряют длины, высоту и ширину рабочей камеры инкубационной машины, и перемножают эти параметры. Чтобы достичь уровня влажности в 50% при внутренней температуре в 36°, нужно разделить полученный результат на 80. Результат деления – площадь водной поверхности емкости. Если нужно увеличить уровень влаги в 1,5 раза, то площадь испарения увеличивают в 2 раза.

Регулирование влажности

Для успешного выведения птенцов важно понимать не только когда, но и как регулировать влажность. Регулирование необходимо, если:

  • При просмотре яйца на овоскопе определилось большое количество околоплодной жидкости, имеющей клейкую консистенцию,
  • В инкубационной камере появился кислый, плесневый запах,
  • Поздний и неодновременный наклев скорлупы,
  • При проклевывании из скорлупы вытекает густая и липкая масса, мешающая выходу птенца.

Все эти особенности говорят о нарушении правил инкубации. Если воздух слишком сухой, то нужно увеличить показатели за счет максимального заполнения емкости водой. Для более быстрого поднятия показателей вода должна быть горячей. Для экстренного понижения уровня можно убрать ванночки из инкубационной камеры, а внутрь положить сухую ткань, вату или мочалку. 30-40 минут хватит на то, чтобы впитать излишки воды из воздуха.

Распространенные ошибки

Обычно уровень влажности сильно превышен во время закладки яиц. Фермер наливает в ванночки слишком много воды, что приводит к проблемам в развитии эмбрионов и низкому проценту вылупляемости.

Еще одна распространенная ошибка – слишком сухой воздух в последние дни инкубационного периода. Цыплята очень чувствительны к условиям окружающей среды в первые дни своей жизни. Яйца защищали их от пересыхания, холода, возможного сквозняка. Сухой же воздух препятствует нормальному процессу обсыхания цыпленка, проблемам с дыханием и развитием.

Часто фермеры получают сухой воздух в инкубаторе из-за забывчивости: уровень воды в ванночках необходимо проверять не реже, чем раз в три дня.

Доливают воду всегда комнатной температуры в равном объеме. Неравномерная заполненность может привести к разным показателям влажности в разных частях камеры.

А какие способы определения и регулирования влажности используете вы? Поделитесь своими секретами в комментариях: ваш опыт будет интересен и нам, и нашим читателям.

Влажность | Encyclopedia.com

Влажность — это мера количества водяного пара в воздухе. Существуют различные методы определения влажности, и эти методы находят свое отражение в различных индексах и показаниях влажности.

Мерой влажности, используемой большинством метеорологов, которая описывает насыщенность воздуха водяным паром, является относительная влажность. Данные в процентах влажности (например, относительная влажность 50 %) позволяют сравнить количество водяного пара в воздухе с максимальным количеством водяного пара, которое при данной температуре соответствует насыщению.Насыщение существует, когда изменения фазового состояния испарения и конденсации находятся в равновесии.

Приблизительно один процент всего количества воды на Земле находится во взвешенном состоянии в атмосфере в виде водяного пара, осадков или облаков. Влажность является мерой только содержания пара.

Поскольку водяной пар оказывает давление, присутствие водяного пара в воздухе увеличивает давление пара до общего атмосферного давления. Фактическое давление паров измеряется в миллибарах (мбар).Одна атмосфера давления (1 атм) равна 1013,25 миллибар.

В отличие от обычно используемого значения относительной влажности, абсолютная влажность является мерой массы водяного пара в определенном объеме воздуха. Абсолютная влажность обычно выражается в граммах воды на кубический метр.

Удельная влажность – это мера массы водяного пара в определенном объеме воздуха по отношению к общей массе газа в определенном объеме.

Количество водяного пара, необходимое для достижения насыщения, увеличивается с температурой.Соответственно, при понижении температуры количество водяного пара, необходимое для достижения насыщения, уменьшается. По мере того, как температура порции воздуха понижается, она в конечном итоге достигает насыщения без добавления или потери массы воды. При насыщении (точке росы) образуется конденсат или осадки. Это основной механизм образования облаков, поскольку движущийся вверх воздух охлаждается. Уровень образования облаков является показателем влажности восходящего воздуха, поскольку при стандартном градиенте температуры часть воздуха с большей относительной влажностью будет подвергаться конденсации (т.г., образование облаков) на более низкой высоте, чем воздушный поток с более низкой относительной влажностью.

Различия в количестве водяного пара в воздухе могут быть значительными. Посылка воздуха, близкая к насыщению, может содержать 28 г воды на кубический метр воздуха при 30°F (-1°C), но только 8 г воды на кубический метр воздуха при 10°F (-12°C).

Все более популярным показателем комфорта, особенно в жаркие летние месяцы, является индекс жары. Тепловой индекс представляет собой комплексное измерение относительной влажности и температуры сухого воздуха.Измерение полезно, потому что более высокие уровни влажности замедляют испарение с кожи (потоотделение) и снижают эффективность физиологических механизмов охлаждения.

Абсолютную влажность можно измерять пращевым психрометром. Ареометр используется для измерения содержания водяного пара. Содержание водяного пара также может быть выражено в гранах на кубический фут. Граны, единица веса, равна 1/7000 фунта.

См. также Атмосферная температура; гидрологический цикл; Прогноз погоды; Погода.

Влажность измеряется с помощью AТермометра BГигрометра CBarometer класса 10 по общественным наукам CBSE

Подсказка: Влажность – это наличие водяного пара в воздухе, которое измеряется прибором для определения количества влаги в воздухе. Существует три различных типа влажности: абсолютная влажность, удельная влажность и относительная влажность.

Полный ответ: Когда вода испаряется с суши и различных водоемов, она становится водяным паром. Итак, наличие влаги в воздухе в любое время называется влажностью.Проще говоря, способность удерживать водяной пар увеличивается по мере того, как воздух нагревается и становится все более и более влажным.
Типы влажности –
1. Абсолютная влажность – это масса фактического количества воды, присутствующей в единице объема воздуха, выраженная в граммах на кубический метр воздуха.
2. Масса водяного пара на единицу массы воздуха, выраженная в граммах на килограмм воздуха. Удельная влажность.
3. Относительная влажность – это отношение фактического содержания водяного пара в воздухе к его пароемкости при данной температуре, выраженное в процентах.
Гигрометр — это прибор, который используется в метеорологии для измерения количества водяного пара в воздухе, в замкнутых пространствах или в почве. Содержание водяного пара в воздухе колеблется от нуля до четырех процентов по объему атмосферы.
Теперь давайте рассмотрим варианты.
Вариант А. Термометр — это устройство, которое используется для измерения температуры жидкости, газа или любого твердого вещества, такого как пища, или химической реакции, такой как огонь.
Вариант B — гигрометр используется для измерения количества водяного пара в воздухе, в замкнутых пространствах или в почве.
Вариант C — Барометр — это метеорологический прибор, используемый для измерения атмосферного давления, то есть слоев воздуха, обернутых вокруг Земли.
Вариант D – Ареометр работает по принципу Архимеда и используется для определения удельного веса жидкости, который представляет собой отношение плотности воды к отношению плотности жидкости.
Таким образом, правильный ответ – вариант (Б).

Примечание: Не путайте термин психрометр.Психрометр — это тип гигрометра, который также используется для измерения влажности. Другими типами гигрометров являются волосяной гигрометр и электронный гигрометр.

Руководство по выбору гигрометров и приборов для измерения влажности: типы, характеристики, области применения

Гигрометры и приборы для измерения влажности проверяют абсолютную влажность, относительную влажность или точку росы в воздухе. Диапазон работы приборов измерения влажности обычно составляет от 0 до 100% влажности. Иногда их комбинируют с другими датчиками, такими как датчики температуры.

Возможности измерения

Приборы для измерения влажности и гигрометры могут определять ряд различных факторов.

Абсолютная влажность , выраженная в граммах водяного пара на кубический метр объема воздуха, является мерой фактического количества водяного пара или влаги в воздухе, независимо от температуры воздуха.

Относительная влажность (RH), выраженная в процентах, также измеряет водяной пар, но относительно температуры воздуха.

Точка росы Температура, которая обеспечивает меру фактического количества водяного пара в воздухе, представляет собой температуру, до которой воздух должен быть охлажден, чтобы он стал насыщенным и образовалась роса.

Из-за переплетения атмосферных измерений приборы для измерения влажности иногда также оснащаются датчиками давления и температуры. Три основных области применения приборов для измерения влажности: определение содержания влаги в газах или воздухе, сыпучих или порошкообразных веществах, а также в топливе или других жидкостях.

Технология

Существует множество технологий для приборов измерения влажности.

  • Емкостный или диэлектрический Инструменты изготовлены из влагопоглощающего материала, который изменяет свои диэлектрические свойства и увеличивает емкость.
  • Охлаждаемое зеркало В технологии используется зеркало, охлаждаемое до такой степени, что на нем начинает конденсироваться влага. Эта температура является точкой росы.
  • При использовании электролитической технологии влажность пропорциональна току, необходимому для ее электролиза из осушителя.
  • Для датчиков сопротивления или импеданса типа материал поглощает влагу, что изменяет его удельное сопротивление или импеданс.
  • В инструментах тензодатчик материал поглощает воду, расширяется и измеряется тензодатчиком.
  • Психрометры , часто называемые влажными/сухими термометрами, измеряют относительную влажность путем измерения разницы температур между двумя термометрами, одним влажным и одним сухим.

Диапазон

Одной из критических характеристик этих устройств является измеряемая влажность или диапазон влажности или диапазон точки росы.Точность измерения влажности и влажности выражается в процентах от измерения. Точность точки росы, поскольку это показание температуры, выражается как отклонение выходной температуры.

Выход

Выходы гигрометров могут быть:

  • Аналоговый ток
  • Напряжение
  • Частота
  • Цифровые, включая компьютерные сигналы
  • Переключатель или сигнализация

Они могут иметь аналоговые, цифровые или видеодисплеи и могут иметь различные форм-факторы.Это могут быть устройства для монтажа на печатной плате, стандартные датчики или преобразователи, а также простые датчики или индикаторы. Они также могут быть различными типами инструментов, ручными, настольными или стационарными.

Особенности

Приборы для измерения влажности могут иметь ряд функций, делающих их более полезными или простыми в использовании. Они могут включать:

  • Компенсация давления и температуры
  • Регистрация данных
  • Инициирование события
  • Самотестирование
  • Самокалибровка
  • Мощность батареи

Стандарты

Приборы для измерения влажности могут быть спроектированы, изготовлены, использованы и испытаны в соответствии с различными стандартами.Примеры стандартов включают:

ASTM D4230 – Стандартный метод измерения влажности с помощью гигрометра точки росы

BS ISO 6327 – Определение точки росы по воде природного газа с помощью охлаждаемых поверхностных гигрометров

Кредиты изображений:

Buck Research Instruments, LLC | Дункан Инструментс Канада, Лтд.


Читать советы пользователей о гигрометрах и приборах для измерения влажности

Простое измерение влажности с помощью однокристальных датчиков относительной влажности

В этой статье из журнала ES Design Джон Гэммел, старший инженер по приложениям, подразделение датчиков окружающей среды в Silicon Labs, исследует различные методы упрощения измерения влажности с помощью однокристальных датчиков относительной влажности.

Технология измерения влажности имеет решающее значение для широкого спектра приложений, включая HVAC и холодильное оборудование, медицинское оборудование, такое как аппараты CPAP и вентиляторы, устройства отслеживания и хранения активов для пищевой и фармацевтической промышленности, промышленные системы управления, метеорологические приборы, автомобильный климат-контроль и защита от запотевания и мобильные вычислительные устройства. Несмотря на повсеместную необходимость и применение во многих отраслях, измерение относительной влажности является одной из наиболее сложных технических задач в области зондирования окружающей среды.

Приборы для измерения влажности обычно основаны на измерениях температуры, давления, массы или механических или электрических изменений в веществе при поглощении влаги. Затем измерение влажности может быть получено путем калибровки и расчета заданной измеренной величины. В гигрометрах традиционно использовались волосы человека или животных для измерения влажности, поскольку длина волос заметно меняется в зависимости от влажности. В настоящее время современные электронные датчики влажности используют температуру конденсации или изменения электрической емкости или сопротивления для измерения изменений влажности с гораздо большей точностью.

Датчики относительной влажности в целом — и датчики, основанные на емкостном измерении с использованием полимерных диэлектрических материалов, в частности — имеют уникальные области применения и требования к использованию, которые не являются общими для обычных (без датчиков) ИС. Эти требования включают:

– необходимость защиты датчика во время сборки платы, особенно во время оплавления припоя, и необходимость последующей регидратации датчика;
-необходимость защиты датчика от повреждения или загрязнения в течение жизненного цикла изделия;
– влияние длительного воздействия экстремальных температур и/или влажности и их потенциальное влияние на точность датчика, и;
-необходимость температурной коррекции и линеаризации показаний влажности.

Некоторые из этих требований обусловлены природными характеристиками полиимидных пленок, используемых в емкостных датчиках относительной влажности. Другие являются результатом упаковки датчика с открытой полостью, которая подвергает кристалл и пленку датчика воздействию окружающей среды. Технологии производства КМОП позволили создать современные емкостные датчики влажности, которые экономично удовлетворяют потребность в защите благодаря инновационным крышкам для чувствительного элемента. Прежде чем более подробно рассмотреть эти однокристальные датчики влажности, возможно, стоит рассмотреть некоторые основные принципы измерения относительной влажности.

Основы влажности

Количество водяного пара в воздухе может сильно варьироваться, от почти нуля до точки насыщения. Недостаточная или чрезмерная влажность или колебания между ними могут повредить чувствительные материалы и предметы. Люди также чувствительны к влажному воздуху, а повышенная влажность может вызывать дискомфорт. Организм человека использует испарительное охлаждение в качестве основного механизма регулирования температуры. Когда относительная влажность высока, скорость испарения пота с кожи уменьшается, потому что количество водяного пара в воздухе уже близко к насыщению.

Люди чувствуют скорее скорость теплопередачи от тела, чем саму температуру: мы чувствуем себя теплее, когда относительная влажность высокая. Когда влажность настолько высока, что пот не может легко испаряться, тело может перегреваться, вызывая дискомфорт. Сочетание высокой температуры и низкой относительной влажности обеспечивает более эффективное охлаждение. (См. Таблицу 1 о восприятии человеком различных уровней влажности).


Таблица 1. Восприятие человеком уровней относительной влажности

Традиционно многие среды контролировались исключительно на основе измерений температуры.В последние годы не менее важным стало измерение влажности. Контроль влажности особенно важен в жилых, складских и производственных помещениях. Контроль температуры и относительной влажности также имеет решающее значение для сохранения многих материалов, включая лекарства, продукты питания, ткани и изделия из дерева.

Недопустимый уровень влажности, особенно в сочетании с экстремальными температурами, в значительной степени способствует разрушению материалов. Тепло ускоряет порчу, а высокая относительная влажность обеспечивает влажность, которая способствует вредным химическим реакциям.В сочетании эти факторы могут стимулировать активность насекомых и рост плесени. Чрезвычайно низкая относительная влажность также может иметь разрушительные последствия, высушивая чувствительные материалы и делая их хрупкими. Сильные колебания температуры и относительной влажности также вызывают повреждения из-за расширения и сжатия, что способствует ускорению износа.

Установка и эксплуатация надлежащего климат-контроля, отвечающего стандартам консервации, значительно замедлит износ материалов.Для контроля влажности и предотвращения повреждения или дискомфорта, а также для обнаружения событий, которые могли привести к повреждению продукта при хранении или транспортировке, крайне важно точное измерение влажности, и в идеале оно должно быть доступно в форме компонента, который обеспечивает простую и экономичную интеграцию с электронные элементы управления.

Методы измерения влажности

Влажность можно измерить несколькими способами, но наиболее важным показателем для поддержания качества атмосферы является относительная влажность.Это отношение фактического количества водяного пара, присутствующего в воздухе, к количеству водяного пара, которое могло бы присутствовать в воздухе при насыщении, когда воздух больше не может поглощать влагу. Абсолютная влажность, с другой стороны, определяется как масса водяного пара, растворенного в общем объеме влажного воздуха при данной температуре и давлении.

Уровень насыщения обычно называют «точкой росы» или «точкой замерзания», в зависимости от температуры. Значение относительной влажности может значительно измениться даже при незначительных колебаниях температуры.Например, изменение температуры на 1°C при 35°C и относительной влажности 75% приведет к изменению относительной влажности на 4%.

Это связано с тем, что способность воздуха поглощать влагу увеличивается с повышением температуры, и поэтому относительная влажность воздуха уменьшается по мере нагревания воздуха. При охлаждении влажного воздуха его способность поглощать влагу уменьшается, а относительная влажность увеличивается. В результате количество водяного пара в воздухе, необходимое для достижения точки росы, увеличивается с температурой.Точка росы при 10°C, например, соответствует относительной влажности 31% при 32°C.

В принципе, измерение относительной влажности не вызывает затруднений. Однако на практике это не тривиальная задача. Некоторые типы приборов для измерения влажности имеют низкую точность и демонстрируют дрейф измерений с течением времени. Они также могут страдать от загрязнения или гистерезиса. Для многих традиционных приборов требуется регулярная калибровка, что неудобно и дорого.

Наиболее известным прибором для измерения влажности является психрометр, хотя он более известен благодаря использованию метода «влажного/сухого термометра».Психрометр состоит из двух термометров, один с обычной сухой колбой, а другой с влажной тканью, покрывающей колбу, называемой влажным термометром. Испарение с влажной ткани снижает температуру смоченного термометра.

Смоченный термометр покажет более низкую температуру, чем сухой термометр, если воздух не насыщен водяным паром. Для получения относительной влажности по двум показаниям температуры используется справочная таблица. Это можно автоматизировать с помощью микроконтроллера, но к недостаткам психрометрического датчика относятся медленное время отклика и большой физический размер, а также проблемы с техническим обслуживанием, связанные с поддержанием одной колбы термометра влажной и обеспечением хорошего потока воздуха вокруг нее.

Наиболее точным методом измерения влажности, используемым сегодня, является гигрометр с охлаждаемым зеркалом. В этом методе используется оптоэлектронный механизм для обнаружения конденсата на поверхности зеркала, температура которого поддерживается точно измеренной и охлаждается до образования конденсата. Конденсация рассеивает свет передающего светодиода, что приводит к резкому падению выходного сигнала принимающего фототранзистора. Температура, при которой образуется конденсат, определяет точку росы, по которой можно рассчитать значение влажности.Используя контур обратной связи, управляемый микроконтроллером, можно непрерывно отслеживать точку росы. Тем не менее, зеркало должно содержаться в чистоте и иметь возможность удалять конденсат после его обнаружения. Из-за требуемых механических систем гигрометры с охлаждаемым зеркалом громоздки, часто дороги и непрактичны для использования в больших объемах потребительских, автомобильных и бытовых приложений.

Механические гигрометры могут быть значительно меньше, но обычно имеют низкую точность – часто в диапазоне ±10 процентов.В наиболее распространенном примере используется кусок шерсти животного, натянутый. По мере увеличения влажности волосы становятся более гибкими и вытягиваются. Это изменение можно измерить с помощью тензодатчика, поскольку волосы растягиваются при повышении уровня влажности.

Электронные датчики влажности

Электронные датчики влажности преодолевают многие проблемы, связанные с размером и стоимостью, характерные для более старых технологий, хотя многие традиционные конструкции имеют существенные ограничения. Для измерения влажности наиболее часто используемые методы основаны либо на изменении сопротивления, либо на емкости гигроскопичного материала.Этот тип датчика стал предпочтительным решением для основных приложений, поскольку технологические достижения превращают его в точную, компактную, стабильную альтернативу с низким энергопотреблением.

Емкостный датчик состоит из двух электродов, разделенных диэлектриком. Как правило, по мере увеличения количества водяного пара в воздухе изменяется диэлектрическая проницаемость датчика, что приводит к изменению измерения емкости, которое соответствует уровню влажности. Резистивный датчик состоит из двух электродов, разделенных проводящим слоем.В этом случае проводимость чувствительного слоя изменяется в зависимости от изменения влажности.

Новые технологии изготовления тонких пленок сделали датчики этого типа точными, стабильными и простыми в производстве в больших количествах. Выбор материала обеспечивает быстрое время отклика с небольшим гистерезисом. Полиимидная пленка, которая может быть изготовлена ​​толщиной менее 5 мкм, может реагировать на изменения влажности менее чем за 10 секунд, обеспечивая при этом превосходную стабильность.

Точность электронного датчика ограничена его дрейфом во времени, обычно вызванным большими колебаниями температуры и влажности или присутствием загрязняющих веществ.Эти факторы должны учитываться разработчиками системы при выборе подходящего сенсорного решения.

Для повышения точности измерений относительной влажности полезно измерять температуру окружающей среды и выполнять температурную компенсацию на хосте (простой расчет второго порядка). Для определения точки росы или абсолютной влажности требуется также температура окружающего воздуха. Возможность точного измерения температуры расширяет область применения датчиков влажности, а точное измерение имеет жизненно важное значение.В случае расчета точки росы ошибка в 1°C при измерении температуры приведет к ошибке примерно в 1°C в расчете точки росы. Для достижения наиболее точного измерения лучше всего проводить измерения влажности и температуры как можно ближе друг к другу. В идеале они должны быть расположены на одном чипе. Такая близость может быть труднодостижима со многими традиционными конструкциями электронных датчиков.

Проблемы проектирования датчиков

Многие из современных электронных датчиков используют дискретные резистивные и емкостные датчики, гибриды и многокристальные модули (MCM), как показано на рис. 1.Эти устаревшие подходы страдают от высокой стоимости спецификации (BOM) и количества компонентов, больших площадей и необходимости трудоемкой калибровки клиента. Еще одна проблема заключается в том, что решения для дискретных датчиков часто несовместимы со стандартной технологией поверхностного монтажа (SMT).


Рис. 1. Примеры MCM/гибридных/модульных решений для датчиков влажности

Дискретные и модульные решения, как правило, характеризуются высоким энергопотреблением и требуют большого количества печатной платы, что может затруднить их интеграцию в устройства.Это проблематично для таких приложений, как отслеживание активов, а также для использования в портативных медицинских устройствах. В идеале датчик влажности должен иметь монолитную конструкцию для повышения надежности и минимизации энергопотребления и размеров.

Монолитному датчику все еще приходится сталкиваться с производственными проблемами. Поскольку чувствительный элемент должен подвергаться воздействию окружающей среды для выполнения своих функций, датчик влажности подвержен повреждению и загрязнению, особенно во время сборки печатной платы. Датчик должен содержаться в чистоте и не иметь повреждений.Обычно используемый метод включает в себя покрытие отверстия датчика защитной высокотемпературной лентой перед сборкой печатной платы, а затем удаление ее после, но это трудоемкий подход, который увеличивает время производства и стоимость.

Даже если они защищены, некоторые сенсорные устройства несовместимы с процессами оплавления припоя в больших объемах. Экстремальный температурный цикл оплавления припоя может изменить характеристики датчиков влажности — эффект, который не всегда учитывается в спецификациях точности производителей.Это означает, что максимальная точность может быть достигнута только в том случае, если устройство подключено к розетке. Гнездо не только добавляет дополнительный компонент к стоимости спецификации, но также увеличивает стоимость работ по установке датчика после того, как печатная плата подверглась оплавлению припоем.

Датчик влажности также требует защиты в течение всего срока службы продукта, для чего требуется использование крышки или фильтра определенного типа, что в некоторых реализациях может снизить чувствительность датчика. Тщательная конструкция крышки датчика может уменьшить эту проблему и даже решить проблему защиты датчика во время производства.

Датчик температуры и влажности Si7005 от Silicon Labs решает многие проблемы проектирования и производства, связанные с решениями для дискретных, гибридных и модульных датчиков. Датчик Si7005 использует гидрофобный материал покрытия в качестве пожизненного защитного механизма для тонкого датчика под ним. Крышка, изготовленная из гидрофобного фильтрующего материала из вспененного политетрафторэтилена (ePTFE), обеспечивает защиту от пыли и большинства жидкостей. Его уникальная структура также позволяет водяному пару проходить через него, гарантируя, что фильтр не повлияет на время отклика сенсора.Поскольку дополнительная крышка датчика Si7005 (показанная на рис. 2) устанавливается на заводе, не тратится ни время, ни трудозатраты на добавление и удаление защитной ленты во время сборки печатной платы, а крышка не должна быть встроена в конструкцию изделия.


Рис. 2. Дополнительная крышка обеспечивает пожизненную защиту датчика влажности Si7005

Датчик Si7005 использует полиимидную пленку для обнаружения изменений влажности. Эта тонкая чувствительная пленка нанесена на металлический пальчиковый конденсатор.Прецизионная схема с эталонной шириной запрещенной зоны, расположенная на том же кристалле, что и датчик влажности, обеспечивает измерение температуры. Совместное расположение на одном кристалле гарантирует, что и температура, и влажность измеряются в непосредственной близости, обеспечивая исключительную точность измерений.

Датчик температуры на кристалле обеспечивает точность, когда устройство Si7005 используется при температуре окружающей среды, близкой к точке росы. Если на датчике скапливается конденсат, можно активировать встроенный нагреватель, чтобы высушить датчик и возобновить работу, как только датчик превысит точку росы.Датчик температуры на кристалле также гарантирует, что микроконтроллер, который собирает показания влажности, может учитывать этот эффект нагрева.

Долговременный дрейф измерений датчика Si7005 из-за старения составляет не более 0,25% относительной влажности в год, что составляет менее половины дрейфа многих конкурирующих устройств. Указанная точность включает поправку на влияние оплавления припоя. В качестве монолитного решения датчик Si7005 калибруется на заводе, что устраняет необходимость выполнения этого трудоемкого шага заказчиком после сборки печатной платы.

Датчик использует преимущества дополнительной монолитной интеграции для упрощения проектирования системы и обеспечения функций гораздо более крупных модулей в одном компактном корпусе ИС (QFN 4 мм x 4 мм). В дополнение к чувствительным элементам устройство включает аналого-цифровой преобразователь, процессор сигналов, энергонезависимую память для данных калибровки и интерфейс I2C (детали на уровне микросхемы см. на рис. 3). Рис. 3. Датчик влажности Si7005 представляет собой однокристальное решение для измерения влажности.Монолитная конструкция также помогает снизить энергопотребление, поскольку потребление тока датчиком Si7005 составляет в среднем 1 мкА при использовании для выполнения одного измерения температуры и одного показания влажности в минуту. Это делает устройство хорошо подходящим для приложений, чувствительных к мощности.

Весь перечень материалов для датчика относительной влажности Si7005 состоит всего из двух шунтирующих конденсаторов, тогда как для реализации той же функциональности в дискретном решении часто требуются десятки компонентов.

Благодаря использованию монолитной интеграции и инновационной конструкции датчик Si7005 предлагает экономически эффективное и компактное измерение относительной влажности и температуры для растущего диапазона приложений, где необходимо отслеживать и контролировать воздействие влаги в воздухе с высокой точностью и длительным сроком службы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.