Что такое гигрометр и для чего он нужен
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:
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:
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.
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:
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.
Виды гигрометров
За время существования гигрометра было разработано несколько методик, позволяющих определить влажность воздуха. Они отличаются по точности получаемых данных и по сфере применения.
Конденсационный гигрометр позволяет получить более точные данные, чем описанные выше механические приборы. Конструкция такого устройства включает в себя охлаждаемую поверхность, на которой конденсируется влага. Встроенный термометр фиксирует температуру, при которой произошла конденсация, а узкий пучок света, направленный на упомянутую поверхность, позволяет точно зафиксировать момент образования конденсата. На основании этих данных электроника рассчитывает относительную влажность и выводит ее на дисплей. Такой принцип действия позволяет свести погрешность к минимуму, выполняя измерения в пределах от 0 до 100%.
В электронных гигрометрах могут использоваться различные принципы действия, в том числе:
Все эти методы позволяют получить более точные данные, чем при использовании механического гигрометра. Электронный гигрометр дает меньшую погрешность и особенно удобен, если необходима дальнейшая обработка собранных данных.
Психрометрический гигрометр используется для измерения относительной влажности воздуха за счёт сравнения показаний двух термометров, один из которых помещен во влажную среду. Поскольку влажный будет охлаждаться за счёт испарения жидкости, он покажет более низкую температуру, чем контрольный. При этом, чем меньше влаги в воздухе, тем сильнее показания термометров будут отличаться. Относительная влажность определяется по специальной таблице, а на ее основании при необходимости вычисляется абсолютная.
На основе этого принципа функционируют несколько разновидностей психрометров:
Сфера применения гигрометров
Задачи, требующие контроля влажности, нередко возникают в различных отраслях промышленности. Современные производители выпускают гигрометры, рассчитанные на конкретную специфику применения, а значит, они наилучшим образом приспособлены для эксплуатации в той или иной сфере деятельности. Вот лишь несколько примеров ситуаций, которые можно решить с помощью этих измерительных приборов:
Профессиональные гигрометры
Гигрометр позволяет измерить не только влажность атмосферного воздуха, но и долю влаги в газовых средах. Для этого используется профессиональные устройства для анализа температуры и влажности неагрессивных газовых сред. Результат измерений часто выражается в единицах точки росы. Они могут быть переносными или стационарными.
Портативные
Видеообзор портативного электронного гигрометра
Стационарные
Стационарные гигрометры позволяют не только проводить измерения, но и контролировать технологические процессы. Конструкция прибора позволяет детектировать даже небольшой процент микровлажности. Система подогрева датчика делает измерения более точными, поскольку предотвращает воздействие на него осушающих агентов, которые могут содержаться в газовой смеси.
Сфера применения профессиональных гигрометров
Портативные и стационарные приборы для измерения влажности применяются, в первую очередь, в нефтегазовой и химической промышленности. Однако сфера их использования этим не ограничивается. Гигрометр может понадобиться всюду, где предполагается работа с неагрессивными газовыми смесями и нужно контролировать их состояние. Благодаря этому оборудование для измерения доли влаги в воздухе находит применение на атомных электростанциях, на производстве микроэлектроники, в энергетике. Также их применяют для контроля за процессом осушки природного газа.
Профессиональные гигрометры используются для решения широкого круга задач, связанных с организацией различных производственных процессов. В частности, они становятся незаменимыми, если нужно:
Как выбрать гигрометр
Чтобы выбрать подходящий гигрометр, определитесь, как его предстоит использовать. В быту отдают предпочтение недорогим механическим гигрометрам, тогда какна производстве эксплуатируются в основном электронные различных типов, ведь именно они дают наивысшую точность измерений.
Важно определиться, для чего прибор будет использоваться в первую очередь и насколько часто предстоит проводить измерения. Для использования в строительстве может понадобиться специализированный гигрометр для работы с определенной группой материалов, например, древесиной, а в других случаях подходящей окажется стандартная модель. Определите, что именно предстоит измерять, и оцените возможности различных гигрометров, представленных на рынке.
Значимым фактором являются и условия использования. Обратите внимание на то, в каком диапазоне температуры и влажности прибор будет давать корректные показания. В зависимости от особенностей производства может понадобиться гигрометр, функционирующий при крайне высоких или крайне низких температурах. Также следует учитывать погрешность изменений.
Имеет значение и то, как в дальнейшем будут обрабатываться полученные данные. В самом простом случае вам нужно просто однократно провести измерения, чтобы оценить влажность воздуха в помещении или микровлажность газовой смеси. Но стационарные гигрометры позволяют решать и более сложные задачи. С их помощью можно отслеживать изменение параметров, сигнализировать о достижении пороговых значений, а значит, более эффективно контролировать технологический процесс.
Не стоит забывать и об эргономических характеристиках прибора. Крупные цифры на дисплее должны быть контрастными и легко читаемыми. Возможно, вы предпочтете приобрести модель с подсветкой, чтобы без проблем считывать показания при любом уровне освещенности. Эргономика в особенности важна для переносных приборов: их корпус должен быть легким, таким, чтобы его было удобно держать в руке.
Что такое гигрометр и для чего он нужен?
Важнейшими показателями, определяющими состояние окружающей среды, является температура и влажность воздуха.
Прибор для измерения температуры – термометр – имеется сегодня в каждом доме, и перед выходом на улицу мы всегда сверяемся с его показателями, чтобы выбрать соответствующую одежду. Но хотя знать уровень влажности воздуха не менее важно, чем температуру, гигрометры не стали популярными у населения.
Обычно их можно встретить только в специализированных лабораториях или на метеостанциях. Между тем, это очень полезный прибор, который пригодится каждому из нас в повседневной жизни.
Что собой представляет гигрометр?
Как уже сказано, гигрометром называют прибор, измеряющий содержание влаги в атмосфере. В зависимости от размещения, он может показывать количество влаги в комнате или на улице, в подвале, кладовой и даже в вашем платяном шкафу.
Гигрометры различных конструкций могут показывать процентное содержание влаги в воздухе или абсолютное количество паров воды в кубометре воздушной массы. Как правило, абсолютное содержание влаги показывает профессиональная узкоспециализированная аппаратура, тогда как приборы бытового и общего назначения демонстрируют процентное соотношение влажности.
Виды гигрометров
Измерением влажности воздуха ученые занимаются в течение нескольких последних столетий. Честь изобретения гигрометра принадлежит французскому естествоиспытателю и механику Гийому Амонтону, который изготовил первый прибор в 1677 году.
Самый простой гигрометр использует свойство человеческого волоса изменять свою длину при изменениях влажности. Обезжиренный волос закрепляют на рамке и одним концом прикрепляют к стрелке прибора.
При изменениях влажности волос натягивается или ослабевает, отклоняя стрелку в разные положения вдоль шкалы. Вместо волоса можно использовать сосновую стружку, которая при колебаниях влажности скручивается либо распрямляется.
Аналогичным образом действуют и пленочные гигрометры. Тонкая пленка из чувствительного к влажности материала при возрастании уровня влажности растягивается, а при уменьшении – сжимается. Изменение положения пленки заставляет отклоняться прикрепленную к ней стрелку, которая показывает влажность воздуха на градуированной шкале.
Электролитический гигрометр использует для измерения влажности свойство хлористого лития впитывать атмосферную влагу. При изменении концентрации солевого раствора изменяется и его электрическое сопротивление, что находит отражение в показаниях гигрометра.
Такой прибор желательно использовать только в комнатных условиях, в более-менее стабильном температурном режиме. При существенных колебаниях температуры показания не будут отличаться высокой точностью.
Принцип действия конденсационного гигрометра основан на осаждении паров воды на поверхности охлаждаемого металлического зеркала. При этом фиксируется температура, необходимая для появления конденсата: чем она ниже, тем более сухим является воздух.
Измерения проводятся, как правило, полупроводниковыми измерительными элементами – это одна из наиболее современных и точных конструкций, доступных для бытового использования.
Для чего необходим гигрометр?
Информация об уровне влажности воздуха может понадобиться в самых разных случаях. Не секрет, что чересчур влажный воздух в квартире приводит к росту простудных заболеваний, а также появлению на стенах и потолке пятен грибка, разрушающего строительные и отделочные материалы.
Однако слишком сухой воздух тоже вреден для здоровья, поскольку пересушивает слизистую оболочку горла и носоглотки, лишая ее защитных свойств.
Если летом влажность воздуха в квартире регулируется естественным путем с помощью открытых оконных форточек, то зимой с этим нередко возникают проблемы. Зная показатель влажности воздуха, намного проще избегать отклонений от нормы в ту или другую сторону.
Это может быть очень важным, особенно если в доме живут маленькие дети, пожилые люди или те, кто болеет астмой, бронхитом, сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Наблюдение за уровнем влажности важно и во многих других случаях – например, для тех, кто хочет сохранить в погребе овощи в течение зимы, до будущего урожая. Высокая влажность воздуха в погребе приведет к загниванию овощей, а чересчур сухой воздух сделает их вялыми и непригодными в пищу.
Особенно большое значение это имеет для фермерских хозяйств, которые не только выращивают сельскохозяйственную продукцию для собственных нужд, но и продают ее населению.
Соблюдение определенных параметров влажности может оказаться важным в самых разных сферах деятельности: в строительстве, пищевой промышленности, тепличном хозяйстве, медицине, коммунальном хозяйстве, в школах и дошкольных детских учреждениях и т.д.
Привыкнув контролировать уровень влажности, вы вскоре обязательно заметите улучшения во всех сферах своей жизни, от здоровья до материального благосостояния.
Гигрометр и его разновидности
Гигрометр измеряет влажность в помещении. Такой прибор может быть как составным компонентом микроклиматического оборудования, так и выполнять функцию обособленного измерительного устройства. Поначалу его применяли исключительно в научно-исследовательских лабораториях. Сегодня над тем, что такое гигрометр и для чего он нужен, задумываются и обычные граждане.
Область применения
Влагомеры — популярные приборы. Метеорологи издавна испытывали в них потребность. Влажность, атмосферное давление и температура окружающей среды — основные показатели прогноза погоды. Исчисляется влажность в процентах, которые демонстрируют содержание воды в атмосфере при фактической температуре воздуха. Максимальная величина равна 100%.
Потребность в наблюдении за микроклиматом существует во многих отраслях. Исходя из этого, изготовители производят приборы, предусмотренные для практического применения в определенных условиях. Они обеспечивают оптимальную адаптированность устройства для той или иной области.
Примеры задач, с которыми справляется измеритель влажности:
Виды гигрометров
Инженерами разработаны разные типы устройств:
Существуют портативные и стационарные измерители влажности окружающего воздуха. Последние используются на больших производствах. Это габаритное оборудование массой свыше 50-ти кг.
Бытовой гигрометр
Для бытовых потребностей разработаны многофункциональные приспособления. Комнатный гигрометр востребован круглый год, прежде всего в отопительный период, когда воздух в помещении становится сухим.
Существует универсальный термогигрометр. Такая домашняя метеостанция регистрирует данные как внутри, так и снаружи здания.
Термогигрометр представляет собой цифровой механизм с оригинальным дизайном, поэтому органично впишется в любой интерьер. Современные модели взаимодействуют со смартфонами. Такая функция делает возможным удаленное наблюдение.
Бытовой гигрометр с электронным датчиком
Такой измеритель температуры воздуха и влажности не нужно настраивать. Устройство готово к эксплуатации. Чтобы узнать актуальные данные, прибор включают и наблюдают за дисплеем.
Механический гигрометр
Этот аппарат прежде чем использовать следует откалибровать, воспользовавшись эталонным оборудованием, которое показывает проверенные данные. Гигрометр имеет градуированную шкалу и стрелку, по показаниям которой и определяют актуальные данные. Погрешность измерений колеблется в пределах 5–8%.
Психрометрический измеритель влажности
Глядя на этот странный прибор, возникает закономерный вопрос: как пользоваться гигрометром? Аппарат должен быть зафиксирован вертикально на уровне глаз человека. Порядок работы следующий:
Устройство обладает высокой точностью измерения, однако не берет в расчет показатель движения воздушной массы и актуальную величину атмосферного давления. Таблица такого гигрометра сформирована с учетом среднестатистических данных, поэтому определенная погрешность все-таки есть. Но для замеров в быту она не имеет принципиального значения.
При проведении исследования следует избегать выдоха в непосредственной близости от термометров. В противном случае информация будет недостоверна.
Профессиональные (промышленные) гигрометры
Профессиональным называется оборудование, оснащенное широким спектром технических характеристик. Применение такого прибора гарантирует соблюдение определенных норм на производстве. Устройство контролирует влажность, создавая безопасные условия труда людям и устойчивую работу оборудования. Микропроцессор спроектирован так, что неточности вычислений исключены.
Подобные измерители влажности используют в сельскохозяйственной отрасли, на предприятиях пищевой промышленности и в фармкомпаниях.
Гигрометры стационарного типа предназначены для непрерывного контроля климатических условий в рефрижераторах, складских хозяйствах и так далее. Модели с фиксацией в определенном месте оснащены подставкой или штативом, что делает их пригодными к размещению на рабочей поверхности.
Гигрометр с памятью — это прибор, который записывает информацию. Впоследствии специалисты сверяют соответствие среднестатистических данных на предприятии стандартам отрасли.
Портативные либо стационарные измерители относительной влажности воздуха нужны везде, где работают с газовыми компонентами и требуется мониторинг их состояния. Приборы для замера влаги в воздухе востребованы на АЭС, в химической, энергетической, нефтегазовой промышленностях.
Как снять показания с гигрометра
Некоторые приборы требуется предварительно откалибровать. С этой целью в модуль устройства встроена регулировочная рукоятка. Настроить оборудование несложно, но для этого понадобится прибор-эталон. В случае, когда последний отсутствует, достаточно иметь точный прогноз погоды с проверенным показателем влажности. Зачастую калибровка показаний гигрометра устанавливается по умолчанию производителем аппарата.
Как выбрать гигрометр
Для начала следует изучить принцип работы подвидов прибора и понять, какой из них соответствует поставленным задачам.
В жилых помещениях предпочтителен вариант с электронным датчиком или механический аппарат. В промышленности применяют контактный цифровой либо стационарный гигрометр.
Что измеряет стационарный гигрометр? Такое оборудование не только фиксирует актуальную влажность, но и оповещает об отклонениях от заданных параметров. Подобное устройство придется кстати там, где одномоментно работает множество техники.
Если стоит задача регистрировать показатели замеров на расстоянии, следует выбрать гигрометр что оснащен крупным, комфортным для считывания информации ЖК-дисплеем. Работая в плохо освещенном помещении или в полной темноте, стоит позаботиться, чтобы экран прибора подсвечивался.
Как бы не была сформулирована конечная задача, верно выбранный аппарат — гарантия успешного результата. Изучив, как правильно пользоваться прибором, а также его модификации, технические характеристики, определить оптимальный вариант будет несложно.
Психрометр из обычного термометра
Что делать, если влажность измерить необходимо, но гигрометра нет? В случае, когда имеется стандартный стеклянный бытовой термометр (спиртовой или ртутный), сделать гигрометр-психрометр своими руками — элементарная задача. Прибегнув к описанной ниже методике, можно определить уровень относительной влажности в воздухе с точностью, сравнимой с показаниями специальных устройств.
В помещении, где будет проводиться замер, следует расположить термометр так, чтобы он был недоступен для прямых солнечных лучей. Хорошо, если это будет стол в середине комнаты или в другом затененном месте. Окно лучше держать закрытым, во избежание проникновения сквозняка. Спустя 5–10 минут следует зафиксировать показания градусника. Далее термометр завернуть в щедро увлажненную ткань комнатной температуры и отправить на то же место. Через 10 минут отметить показания на контактном градуснике. Имея в распоряжении две величины (сухого и мокрого термометра), можно воспользоваться психрометрической таблицей. Выполнив вычисления, описанные в разделе о психрометре, можно получить данные относительной влажности в помещении.
Второй вариант — произвести более детальный расчет, воспользовавшись онлайн-калькулятором в интернете. Сайт, кроме показателей 2-х термометров, запросит еще одно значение — атмосферное давление. Если в наличии барометр или доступны данные местной метеостанции, прекрасно, результат будет максимально достоверным. Если нет, следует применить среднестатистическую величину давления, равную 755 мм ртутного столба.
Рекомендуемый уровень влажности в помещениях
Стандартным для жилого помещения считают 45% уровень влажности. Показатель претерпевает изменения в зависимости от назначения комнаты. Расхождение со средней нормой случается в связи с сезонными погодными особенностями.
Специалисты советуют поддерживать следующий уровень влажности воздуха в помещении:
Еще несколько дельных советов:
Ручной гигрометр поможет контролировать содержание водяных паров в окружающей среде. Может случиться, что людям, занимающихся выращиванием комнатных растений, понадобится выделить обособленное помещение для оранжереи или зимнего сада. Все потому, что определенные сорта тропических цветов для нормальной жизнедеятельности нуждаются в 75–80% влажности. Для человека такой показатель неприемлем.
Нехватка или избыток влаги отрицательно влияют на здоровье людей, состояние предметов интерьера и отделочных материалов. Как пользоваться гигрометром в быту, описано выше. Для этой цели подойдет любой универсальный прибор. Самые достоверные данные демонстрируют электронные термогигрометры.