Введение в гигрометры
Гигрометр представляет собой измерительный прибор, предназначенный для определения влажности воздуха и различных газов. Существует несколько классов гигрометров, работа которых основана на различных принципах. Эти приборы применяются в системах микроклимата, контроля влажности производственных, складских и бытовых помещений, контроля состава защитных атмосфер и других областях.
Весовой (абсолютный) гигрометр
Принцип действия весового гигрометра основан на измерении количества влаги, поглощённого из заданного и известного объёма исследуемого воздуха. Конструкция прибора включает систему U-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, способным практически полностью поглощать влагу из воздуха. Через эту систему насосом прокачивают заданное и известное количество исследуемого воздуха, влажность которого определяют. Изменение массы системы определяют взвешиванием до и после прокачки, по объёму прокачанного воздуха и изменению массы находят абсолютную влажность.
Волосной гигрометр
Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять длину при изменении влажности воздуха. Этот принцип позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100%. Волос слегка натянут на упругую металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся по шкале, проградуированной в единицах относительной влажности.
Плёночный гигрометр
Плёночный гигрометр также основан на измерении деформации и имеет чувствительный элемент в виде мембраны из органической плёнки. Размер мембраны изменяется при изменении влажности: увеличивается при повышении и уменьшается при понижении. Смещение положения центра натянутой упругим элементом плёночной мембраны передаётся через систему рычагов стрелке. Волосной и плёночный гигрометр при отрицательных температурах являются основными приборами для измерения влажности воздуха.
Электролитический гигрометр
В электролитическом гигрометре измеряют электрическое сопротивление слоя гигроскопического вещества — электролита, нанесённого на пластинку из электроизоляционного материала. При изменении влажности воздуха меняется концентрация влаги в электролите и его электрическое сопротивление. Недостаток этого типа гигрометров — существенная зависимость показаний от температуры.
Керамический гигрометр
Действие керамического гигрометра основано на зависимости от влажности воздуха электрического сопротивления твёрдой и пористой керамической массы. Керамическая масса представляет собой смесь глины, кремния, каолина и некоторых оксидов металлов.
Конденсационный гигрометр
Конденсационный гигрометр определяет точку росы по температуре охлаждаемого металлического зеркальца в момент появления или исчезновения на нём следов капелек воды (или льда), конденсирующихся из окружающего воздуха. Состоит из устройства для охлаждения зеркальца, оптического или электрического устройства, фиксирующего момент конденсации либо испарения влаги, и термометра, измеряющего температуру зеркальца. По измеренной точке росы определяют абсолютную и относительную влажности воздуха. Конденсационные гигрометры используются для определения точки росы в различных газовых средах.
Электронные гигрометры
Электронные гигрометры могут использовать различные принципы:
– оптоэлектронные — производят измерение точки росы при помощи охлаждаемого зеркала;
– ёмкостные — измеряют изменение емкости полимерного или металоксидного конденсатора, вызванное абсорбцией влаги (диапазон их измерения от 5 до 95 относительных процентов);
– кондуктометрические или резистивные — используют эффект изменения электропроводимости некоторых гигроскопичных солей или электропроводящих полимеров в зависимости от влажности;
– пьезоэлектрические — принцип их работы основан на изменении частоты механических колебаний пластинки из пьезоэлектрика;
– измеряющие проводимость воздуха — измеряют абсолютную влажность, для вычисления относительной влажности требуется также измерение температуры.