Что такое гигрометр — основные функции и предназначение

Гигрометр измеряет влажность окружающего воздуха – один из основных климатических параметров. Уровень содержания влаги в атмосфере непосредственно влияет на человека, животных и растений, органолептические характеристики сберегаемых товаров, показатели работы электротехнического оборудования и санитарно-эпидемиологическую обстановку.

Гигрометр

Использование гигрометра обусловлено необходимостью соблюдения определенного диапазона влажности воздуха в соответствии технологическими инструкциями и санитарно-гигиеническими нормами.

• Чрезмерно влажная среда способствует распространению респираторных инфекций, грибков и оседанию конденсата на стенах и в электрооборудовании, порче сберегаемых на складах продуктов питания, металлопродукции, текстиля, бумаги и в том числе книг в библиотеках.
• Слишком сухой воздух приводит к пересыханию слизистых оболочек органов дыхания и глаз, что также становится причиной ОРЗ. Из-за пониженной влажности в складских и производственных помещениях нередко наблюдается нарушение технологических процессов и целостности упаковки продуктов питания, а также изменение химического состава лекарственных препаратов.

Особо нуждаются в постоянном контроле влажности воздуха с помощью гигрометра предприятия пищевой и фармакологической промышленности, цеха по производству стройматериалов, медучреждения и образовательные заведения, ремонтно-строительные организации. Не менее важен данный климатический показатель для аграрного сектора, в частности, для тепличных хозяйств и плодовоовощных складов.

Устройство и виды гигрометров

Простейший и старейший гигрометрический прибор основан на эффекте насыщения влагой или пересыхания конского волоса. В результате увлажнения волосок растягивается, а при высыхании – стягивается. Жестко закрепив один конец волоса к неподвижному основанию и прикрепив второй к механизму со стрелкой и шкалой, швейцарский ученый в XIIX веке создал первый волосяной гигрометр.

Такой принцип измерения влажности используется до сих пор в бытовых приборах, а также в ситуациях, когда точность не особенно важна. Волосяные гигрометры имеют крайне высокую погрешность и малый диапазон измерений – от 30 до 80%.

Основные принципы работы гигрометров

В зависимости от точности и других особенностей измерений активно используется большое количество видов и модификаций гигрометрических приборов. Существует три основных типа гигрометров, которые определяют относительную и абсолютную влажность или точку росы.

При этом все используемые ныне гигрометры основаны на одном из пяти физических явлений, связанных с изменением влажности воздуха.

1. Способность материалов расширяться при насыщении влагой – это классические волосяные и пленочные приборы, в которых рабочий элемент (волос или гигроскопичная мембрана) расширяется при повышении влажности и уменьшается при ее снижении.
2. Весовой способ предполагает использование в гигрометрах специальных материалов, также способных поглощать и испарять влагу, однако процесс измерения основан на изменении их массы.
3. Эффект охлаждения тела, с поверхности которого испаряется влага, лег в основу психрометра. Устройство психрометрического гигрометра – это два градусника, один из которых увлажнен водой. Чем меньше влажность воздуха, тем интенсивнее испаряется влага, а значит, мокрый градусник показывает меньшую температуру, чем сухой. С помощью специальной таблицы по разнице температур вычисляется значение относительной влажности.
4. Соотношение влажности воздуха и температуры также легло в основу еще одного вида гигрометров – конденсационных. Такие приборы вычисляют точку росы по температуре металла, в момент появления на нем капелек сконденсированной влаги.
5. Электрическое сопротивление гигроскопического наполнителя изменяется с изменением уровня влажности воздуха. Такой принцип используется в керамических и электролитических гигрометрах.

В отдельную категорию входят электронные гигрометрические приборы, которые могут быть основаны на различных электрофизических эффектах, либо использовать один из перечисленных принципов в комбинации с электронно-вычислительным модулем для быстрого и точного вычисления результатов с выводом их на дисплей.

Электронные гигрометры

Среди наиболее распространенных типов электронных гигрометров:

• оптоэлектронный – измеряет точку росы с помощью охлаждаемого зеркала и измерения температуры в момент конденсации влаги, по своей сути он относится к конденсационным гигрометрам;
• емкостный – основан на изменении емкости конденсатора в результате абсорбции влаги основным его материалом;
• резистивный (кондуктометрический) – относится к электролитическому виду гигрометров, принцип действия которых основан на изменении электропроводимости гигроскопичного вещества;
• пьезоэлектрический – сложная, но точная конструкция, основанная на изменении частоты колебаний пластины из пьезоэлектрика (кварцевый кристалл) с нанесенной на его поверхность гигроскопичной пленкой.

Также проводится точное измерение электропроводимости воздуха. Этот принцип применяется для измерения абсолютной влажности воздуха.

Все электронные гигрометры имеют высокую точность и широкие функциональные возможности, позволяющие осуществлять комплексное исследование климатических условий в помещении или на открытой местности. Чаще всего это профессиональные модели, которые используются в специализированных лабораториях и на промышленных предприятиях.

Профессиональные гигрометры

Гигрометрические приборы дают возможность измерять влажность не только в окружающей среде, но и в различных технологических газах. Для неагрессивных газовых сред используются гигрометры, определяющие точку росы. Такие устройства могут быть как стационарными, так и портативными.

Стационарные гигрометры с помощью своих датчиков, установленных в газопроводах или резервуарах, позволяют измерять количество влаги в газе в постоянном режиме в реальном времени с передачей данных на централизованный пульт. Такие профессиональные приборы отличаются высокой точностью, благодаря чему удается измерять даже микровлажность. Наличие подогрева датчика гигрометра делает измерение еще более точным ввиду предотвращения воздействия на него всевозможных осушающих агентов.

Портативные профессиональные гигрометры используются в нефтегазовой и нефтехимической отраслях промышленности. С их помощью удается достаточно просто и точно определять содержание влаги в газовых баллонах и резервуарах. Также они подходят для измерения влажности газа в магистральных и внутренних технологических газопроводах.

Такие электронные портативные гигрометры работают в широком диапазоне влажности – от 0 до 100% и выводят на дисплей значения в различных единицах измерения. Компактность прибора дает возможность легко и без необходимости использования вспомогательной оснастки проводить измерения в любой точки резервуара или трубопровода.

Заключение

Поняв, что такое гигрометр и каковы основные принципы его работы, нетрудно подобрать оптимальный для конкретного случая прибор в соответствии с необходимыми техническими параметрами. Точность, наличие дополнительных функций и количество вспомогательных датчиков оказывают на цену устройства непосредственное влияние.

Перед тем, как приобрести гигрометр, необходимо точно определиться с его назначением и требуемым качеством измерений. Для бытового использования лучше купить компактную и недорогую универсальную метеостанцию.