Ответы на любые вопросы

Ответы на любые вопросы

  • Какие существуют параметры погоды?
  • Как работает гигрометр?
  • Что измеряет гигрометр?
  • Зачем нужны метеорологи?
  • Как пользоваться гигрометром?
  • Как же используется этот прибор?
  • Видео: принцип работы измерителей влажности

Некоторые понятия только звучат грозно и странно, а как попытаешься разобраться – все легко и просто. Вот и если попробовать выяснить, что такое гигрометр, ответ можно найти минут за 5, а на само восприятие материала уйдет еще столько же времени. Ну, может чуть больше.

Гигрометр. Виды и устройство. Работа и как выбрать. Особенности

Гигрометр – точный измерительный прибор, предназначенный для определения уровня влажности в воздухе или других газах. Может использоваться как отдельное устройство, предназначенное для измерения влажности, или являться частью климатических приборов, к примеру, кондиционеров и т.д.

Где используется гигрометр

Прибор имеет широкую сферу применения. Данные об уровне влажности воздуха являются важными, так как позволяют поддерживать оптимальный микроклимат.

Это может быть необходимо в:
  • Животноводстве.
  • Медицине.
  • Лабораторных исследованиях.
  • Содержания хранилищ музеев и т.п.

С помощью гигрометра можно контролировать заданную влажность при производственном процессе. Ее контроль и поддержания на определенном уровне также важен для жилых помещений. Знание о влажности необходимы для корректировки микроклимата в помещениях, где содержатся животные. Также гигрометры применяются в теплицах.

Виды гигрометров
Для измерения влажности могут использоваться различные физические принципы. В связи с этим существует несколько типов гигрометров, имеющих существенные технические отличия. Они бывают:
  • Волосные.
  • Пленочные.
  • Весовые.
  • Керамические.
  • Конденсационные.
  • Электронные.
  • Психрометрические.

Это разные приборы, многие из которых дают приблизительный результат, а также имеют другие ограничения использования, вследствие чего не пользуются спросом.

Волосной

Является устаревшим и чаще всего встречается как музейный экспонат. Принцип его работы основан на физическом свойстве волоса менять длину в зависимости от уровня влажности. В конструкции гигрометра используется натянутый волос, одним концом связанный со стрелкой. В зависимости от того насколько оттянется волос, зависит угол наклона стрелки.

Приборы этого типа считаются устаревшими ввиду низкой точности, но ее достаточно для бытового применения. Однако они очень чувствительны к механическому воздействию. При сильной встряске или ударе волос может порваться, и устройство выйдет из строя. Отремонтировать его крайне сложно, так как эта функция не предусматривается. Используемый в системе обезжиренный человеческий волос позволяет определять влажность воздуха в пределах от 30% до 100%. Устройство может использоваться для расчета влажности в случае минусовой температуры.

Пленочный гигрометр

Схож по принципу работы с волосяным. Он оснащается органической пленкой. Та меняет свою длину в зависимости от влажности. С пленкой связан механизм шкалы. Такое устройство не боится механического воздействия в разумных пределах, чем превосходит волосяные гигрометры. Устройство может использоваться для определения влажности воздуха при отрицательной температуре.

Зачастую устройство предусматривает наличие механизма калибровки. Его можно отрегулировать, пользуясь данными полученными на более точных приборах, которыми являются психометрические или абсолютные гигрометры.

Весовые

Такие гигрометры очень точные. Это избыточно для домашнего применения, поэтому такими приборами больше пользуются в лабораториях, так как они являются абсолютными. Устройство представляет собой соединенные трубки. Внутри них находится вещество, способное быстро поглощать пар из воздуха. Трубки постоянно пребывают в закрытом состоянии.

Для измерения относительной влажности необходимо открыть доступ воздуха на определенное короткое время. В результате прохождения через трубки пар из воздуха останется в поглощающем веществе. Вследствие этого масса самого гигрометра увеличится. Определив текущий вес устройства после увлажнения, и сравнив его с первоначальными данными, можно рассчитать относительную влажность.

Для пользования этим устройством нужно проводить математические расчеты. Для подсчетов требуются данные о массе гигрометра до и после измерения, а также об объеме пропущенного через трубки воздуха. Таким образом, чтобы получить более-менее точные данные измерения, необходимы весы с минимальной погрешностью. Кроме этого на уровень точности может влиять фактор состаривания вещества в трубках. Со временем оно теряет свои первоначальные свойства, и поглощает влагу из воздуха хуже.

Керамические

Устройство также называют механическим. Принцип его работы основан на зависимости уровня увлажненности диэлектрика к его токопроводности. Гигрометр оснащается керамическим пористым чувствительным элементом. Он поглощает влагу с воздуха. Если влажность высокая, то он набирает много воды, а если низкая, то керамический кубик наоборот подсыхает.

Через керамический элемент пропускается электрический ток. Когда влажность высокая, и он более увлажнен, то электрическое сопротивление снижается. Стрелка прибора реагирует на сопротивление, от чего располагается под определенным углом на циферблате, тем самым указывает на относительную влажность.

Данные устройства не самые точные, но дают вполне приемлемый результат, что позволяет их применять в системах климат-контроля и т.д. Главное их достоинство в даче прямых показаний влажности в текущем времени. Не нужно ничего считать по формулам или пользоваться вычислительными таблицами. Также устройство не нуждается в активации процесса замера. Его стрелка указывает на уровень влажности постоянно.

Конденсационные

Гигрометр этого типа также дает весьма приблизительный результат. В основе принципа его действия лежит свойство конденсирования пара. Устройство оснащается небольшим зеркалом. Перед замером измеряется температура зеркала. После этого оно охлаждается по принципу эффекта Пельтье. Остывание зеркала вызывает конденсирование на нем влаги. Как только это происходит, замеряется температура зеркала уже в этот момент. Сравнивая данные температуры, с помощью таблицы можно определить уровень относительной влажности.

Чтобы данные получились максимально точными, нужно вовремя определить момент образования конденсата, и своевременно измерить температуру зеркала. Для этого в гигрометре предусматривается оптическое или электрическое устройство. Электрическое является более точным, так как исключает человеческий фактор.

Электронные

Является наиболее удобным и весьма точным. Гигрометр оснащается пластинкой с электроизоляционного материала. Сверху нее имеется покрытие из хлорида лития. Уровень электрической сопротивляемости хлорида лития меняется в зависимости от уровня влажности воздуха.

Основываясь на этих данных, устройство самостоятельно проводит все исчисления, выдавая на дисплее готовый результат. Прибор очень быстро реагирует на изменение относительной влажности воздуха. Обычно данные приборы дополнительно оснащаются термометром.

Нужно отметить, что электрические гигрометры имеют разный уровень погрешности, зависящий от окружающей температуры. Более сложные приборы имеют усовершенствованный вычислительный потенциал, что позволяет минимизировать погрешность.

Психрометрические

Данный гигрометр также называют психрометр. Он имеет очень простую конструкцию. В основе прибора применяется 2 термометра. Один является сухим, а второй влажным. Влажный отличается от сухого тем, что внизу его колба соприкасается с батистовой лентой. Край ленты окунается в сосуд с водой. Вследствие этого лента всегда мокрая. Она увлажняет колбу мокрого термометра. Вода на нем испаряется, тем самым охлаждает термометр. По этой причине он показывает более низкую температуру.

Для определения влажности нужно сравнить нормальную температуру, полученную на сухом термометре и сниженную, из мокрого. Для этого используется специальная таблица. Обычно ее печатают прямо на корпусе психрометра.

Читайте также  Круглая теплица

Для работы данного прибора нужно своевременно подливать воду в колбу, в которую окунается батистовая лента. Если вода испариться, то данные с термометров будут одинаковыми.

Критерии выбора гигрометра
Ключевыми моментами при выборе гигрометра являются его следующие параметры:
  • Температурный диапазон проведения измерения.
  • Диапазон определения влажности.
  • Принцип действия.

Большинство гигрометров рассчитаны на использование только при положительной температуре. Если возникает необходимость работы при пониженных температурах, то используются мембранные и волосяные гигрометры. Кроме этого отдельные устройства могут применяться только в тепле. Так гигрометр ВИТ-2 может применяться в диапазоне температур +15…+40°С.

Также гигрометры разного устройства имеют разный диапазон определения относительной влажности. Большинство из них могут работать выдавать корректный результат замеров только в диапазоне 20-90%.

Важным критерием является принцип действия устройства. Одни приборы работают приблизительно, другие дают вполне точный результат. От принципа действия гигрометра зависит то, будет он показывается уровень относительной влажности непрерывно или только в момент проведения определенных манипуляций. Самыми удобными являются электронные и керамические гигрометры. Для работы с другими нужно делать расчеты, то есть придется потратить несколько минут, чтобы определить уровень влажности.

Разновидности устройств

Выяснив, что такое гигрометр и для чего он нужен, стоит разобраться, какие бывают приборы и где их лучше использовать. Широкий модельный ряд объединяет в себе как простые механические, так и более сложные электронные изделия. Они могут иметь как бытовое, так и общее назначение, а большинство из них предназначены для соединения с кондиционером либо увлажнителем. В зависимости от сложности, устройства показывают количество содержания влаги в воздушных массах (число водяных паров в м 3 воздуха) либо соотношение влажности в процентах. В первом случае используют простейшие модели, а во втором – профессиональное специализированное оборудование.

Механическими гигрометрами хорошо измерять процент влаги в своем доме (квартире). Они недорогие, имеют несложную конструкцию, но слабо реагируют на незначительные перепады влажности. Простейшие из них не проходят поверку метеорологических служб и аттестацию. Выдаваемые ими значения часто лишь приблизительно совпадают с реальными параметрами окружающей среды. Устройства обладают высокой чувствительностью к механическим воздействиям, поэтому нуждаются в максимально бережном отношении. Они требовательны к месту расположения, и при размещении на стене не любят последующих перемещений. Для них предпочтителен стационарный режим эксплуатации.

Электронные измерители имеют более высокую цену, но и определенные преимущества перед механическими прототипами. Они охватывают широкий температурный диапазон (от -30 до +60 С), фиксируют даже незначительные изменения среды, наглядно предоставляют данные и могут совмещать в себе функции другого оборудования (барометра, градусника, часов и так далее). Приборы, используемые в быту, отличаются своей компактностью, разнообразным современным дизайном и могут размещаться в любом месте. Наиболее «продвинутые» из них работают с несколькими датчиками, расположенными в разных помещениях и даже на улице. Обрабатывая получаемую информацию, система сама поддерживает заданный режим в доме.

Также в группе механических гигрометров различают волосные, весовые, керамические, конденсационные и психрометрические устройства. Рассмотрим их более подробно.

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.

Что такое влажность и как она воздействует на людей?

Влажностью воздуха – это количество содержащихся в нем испарившихся микроскопических частиц воды. Обычно параметр выражают в процентном соотношении.

Хотя человек и может прожить в очень сухом или очень влажном климате, оптимальным показателем является влажность составляющая от 45% до 60%.

Повышенная влажность

Повышенное содержание влаги в воздухе (от 70-80%) приводит к следующим неблагоприятным последствиям:

  • Нарушение терморегуляции организма. Тело быстро перегревается. Это связано с тем, что пот почти не испаряется с поверхности кожи и не может эффективно ее охлаждать.
  • Развитие болезнетворных бактерий и грибков. И простейшие, и микроскопические грибы начинают активно развиваться в условиях повышенной влажности. В конечном счете это может привести к различным респираторным заболеваниям.
  • Затруднение дыхания. Поскольку процент содержания воды в атмосфере в описываемом случае высок, то доля содержащегося в ней кислорода за счет этого уменьшается. Это приводит к тому, что, вдыхая привычный объем воздуха, кислорода человеческий организм получает несколько меньше. Возникает чувство затрудненности дыхания.
Читайте также  Шторы на узкие окна

Пониженная

Сухость воздуха также вредна и может привести к следующим негативным последствиям:

  • Проблемы с кожей. Эпидермис, как и весь остальной организм, состоит на 70% из воды. Получает он ее в том числе и из атмосферы. Однако если влаги в окружающем воздухе недостаточно, в коже возникает ее дефицит. Самое безобидное, что может произойти в подобной ситуации – это огрубение и шелушение кожи, раздражение и шелушение губ. При высокой чувствительности эпидермиса могут возникнуть и куда более серьезные неприятности, которые потребуют посещения дерматолога.
  • Различные болезни органов дыхательной системы. При низком содержании воды в воздухе недостаток в ней испытывают не только наружные покровы человека, но и внутренние слизистые оболочки. Не составляют исключения и слизистые органов дыхания (носовой полости, гортани, трахеи, легких). Это приводит к их ослаблению и понижению способности борьбы с возбудителями респираторных заболеваний. Это может привести к ОРЗ, риниту, ангине, трахеиту.
  • Раздражение органов дыхания. Поскольку слизистая оболочка носоглотки и дыхательных путей несколько пересыхает, возникают неприятные ощущения: першение в горле, дискомфорт при вдохе.

Лучший комнатный гигрометр для квартиры может показывать не только влажность, но и другие важные характеристики. Устройство может быть оснащено следующими функциями:

  • Термометр. Удобно, когда можно посмотреть не только влажность воздуха, но и температуру, ведь часто эти показатели тесно связаны. Большинство механических гигрометров для бани оснащены термометрами для показания температуры в парилке или предбаннике.
  • Барометр. Показывает уровень атмосферного давления. Барометром оснащаются преимущественно электронные устройства.
  • Часы. Часы могут иметь как механические, так и электронные модели.
  • Будильник. Им оснащаются только электронные модели.
  • Сохранение показаний. Некоторые устройства позволяют сохранять в памяти несколько показаний. Таким образом можно сравнить изменение влажности в помещении на протяжении всей недели, и если влажность недостаточная, приобрести увлажнитель воздуха.
  • Измерение точки росы. Точка росы — это температура воздуха, при которой влага в воздухе начинает конденсироваться в росу. Чем выше относительная влажность воздуха, тем точка росы выше и ближе к фактической температуре. При точке росы в 13° — 17° человек себя хорошо чувствует, а при показателях выше или ниже не очень. Поэтому этот показатель по сути дает понять, будет ли комфортно человеку находиться в помещении.

// ХV век (Италия)

Устройство, позволяющее измерять влажность воздуха, Николай Кузанский изобрел в 1440 году.

Выдающийся мыслитель и учёный торговал овечьей шерстью. Он заметил, что в дождливые дни шерсть весит намного тяжелее, и стал использовать для точного измерения веса камни, которые влагу не впитывают. Позже это открытие привело к созданию простого механизма на основе весов: с одной стороны клали материал наподобие хлопковой ваты, с другой — непоглощающую субстанцию типа воска. Когда воздух был сухой, линия отвеса оставалась в вертикальном положении. Когда вата поглощала влагу из воздуха, то становилась тяжелее воска.

Как правильно выбрать гигрометр

Гигрометр — прибор, который измеряет уровень влаги в атмосфере. Существуют приборы различных конструкций. Одни из них показывают абсолютное количество паров воды в 1 м3 воздушной массы. Другие определяют содержание влаги в воздухе в процентах. Третьи показывают точку росы — температуру конденсации водяного пара, который содержится в воздухе, на холодной поверхности.

Гигрометры бывают следующих видов:

  • волосяные. Принцип работы таких приборов основан на том, что длина тонкого волоса изменяется, реагируя на количество воды, с которой он контактирует;
  • весовые. Аппарат состоит из трубок, изогнутых в виде буквы U, заполненных гигроскопическим веществом. Через эту систему прокачивают воздух в определенном количестве. Влага из воздуха оседает на трубках. При этом их масса меняется. Разница в весе трубок до и после прокачивания воздуха и становится показателем влажности;
  • механические (керамические) устройства. В основе работы изменение электрического сопротивления массы, которая содержит металлические или керамические компоненты;
  • конденсационный прибор. В конструкцию включена охлаждаемая поверхность, на которой происходит конденсация влаги;
  • электронный аппарат. Эта модель позволяет использовать различные принципы работы, в том числе — определение точки росы оптоэлектронным методом, измерение электропроводности воздуха, отслеживание изменений емкости полимерного или металлоксидного конденсатора, измерение электрического сопротивления полимеров или солей, которые меняются в зависимости от влажности;
  • психрометрический прибор. Применяется при измерении относительной влажности воздуха двумя термометрами, один их которых помещен во влажные условия.
  • 1 Виды гигрометров
    • 1.1 Электронные гигрометры
  • 2 См. также
  • 3 Ссылки

1. Весовой (абсолютный) гигрометр состоит из системы U-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, способным поглощать влагу из воздуха. Через эту систему насосом протягивают некоторое количество воздуха, влажность которого определяют. Зная массу системы до и после измерения, а также объём пропущенного воздуха, находят абсолютную влажность.

2. Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного волоса, способного изменять свою длину при изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100 %. Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся вдоль шкалы.

3. Плёночный гигрометр имеет чувствительный элемент из органической плёнки, которая растягивается при повышении влажности и сжимается при понижении. Изменение положения центра плёночной мембраны передаётся стрелке. Волосной и плёночный гигрометр в зимнее время являются основными приборами для измерения влажности воздуха. Показания волосного и плёночного гигрометра периодически сравниваются с показаниями более точного прибора — психрометра, который также применяется для измерения влажности воздуха.

4. В электролитическом гигрометре пластинку из электроизоляционного материала (стекло, полистирол) покрывают гигроскопическим слоем электролита — хлористого лития — со связующим материалом. При изменении влажности воздуха меняется концентрация электролита, а следовательно, и его сопротивление; недостаток этого гигрометра — зависимость показаний от температуры.

5. Действие керамического гигрометра основано на зависимости электрического сопротивления твёрдой и пористой керамической массы (смесь глины, кремния, каолина и некоторых окислов металла) от влажности воздуха.

6. Конденсационный гигрометр определяет точку росы по температуре охлаждаемого металлического зеркальца в момент появления на нём следов воды (или льда), конденсирующейся из окружающего воздуха. Конденсационный гигрометр состоит из устройства для охлаждения зеркальца, оптического или электрического устройства, фиксирующего момент конденсации, и термометра, измеряющего температуру зеркальца. В современных конденсационных гигрометрах для охлаждения зеркальца пользуются полупроводниковым элементом, принцип действия которого основан на эффекте Пельтье, а температура зеркальца измеряется вмонтированным в него проволочным сопротивлением или полупроводниковым микро-термометром

Электронные гигрометры

Электронные гигрометры могут использовать различные принципы:

  • оптоэлектронные — измерение точки росы при помощи охлажденного зеркала (зеркало замораживается, затем постепенно нагревается, так и определяется точка росы);
  • емкостные — измеряют изменение емкости полимерного или металоксидного конденсатора (измеряют только от 5% до 95%, стареют, зато от температуры почти не зависят);
  • резистивные — используют эффект изменения проводимости солей или проводящих полимеров в зависимости от влажности
  • измеряющие проводимость воздуха (измеряют абсолютную влажность, для вычисления относительной влажности требуется также измерение температуры).