Методи вимірювання вологості повітря

Аспіраційний психрометр. Прилад містить два термометри - сухий і зволожений; ціна поділки термометрів становить 0,2оС. Термометри розташовані у металевих трубках, з’єднаних далі в одну (рис. 3.1).

 

Резервуар одного з термометрів обмотаний батистом, що зволожується. При вимірюванні вологості психрометр встановлюють горизонтально і обдувають повітрям обидва термометри за допомогою вентилятора. З поверхні резервуару зволоженого термометра випаровується вода, що залежить від вологості навколишнього повітря.

Максимальну пружність водяної пари Ер що відповідає температурі зволоженого термометра, та максимальну насиченість водяної пари Е, яка відповідає температурі сухого термометра, визначають у мм рт. ст. або паскалях за відповідними таблицями або за допомогою номограми (рис. 3.2).

 

Недоліком аспіраційного психрометра є те, що вентилятор захоплює повітря тільки на відстані кількох сантиметрів, що не дає змоги точно визначити вологість на певних ділянках. Крім того, величина психрометричного коефіцієнта А залежить від швидкості вентиляції, температури та типу психрометра.

Залежність абсолютної похибки вимірювань вологості аспіраційним психрометром з ціною поділки 0,1оС від температури, згідно проведених досліджень, свідчить, що похибками можна знехтувати при температурах, що перевищують 10оС, тоді як зниження температури викликає істотне збільшення похибок.

Волосяний гігрометр Дія приладу ґрунтується на здатності знежиреної волосини змінювати свою довжину зі зміною вологості.

Водяна пара здатна конденсуватися в капілярних порах людської волосини. Збільшення вологості призводить до зменшення угнутості менісків води в порах, завдяки чому волосина видовжується. Видовження волосини відбувається пропорційно логарифму відносної вологості.

Пучок таких волосин використовують в гігрографі - приладі для безперервного запису відносної вологості повітря (рис. 3.3).

 

Інші матеріали, що можуть бути застосовані як сенсори в гігрометрах - нейлон, бавовна, кишкова мембрана корови або свині. Перевагою волосяних гігрометрів є незалежність результатів вимірювань від температури - при зміні температури від мінус 30оС до +40оС величина похибки вимірювань знаходиться в інтервалі 1...3%. Волосяні гігрометри мають просту конструкцію та невисоку ціну. Недоліком волосяних гігрометрів є збільшення часового проміжку до реакції залежно від температури.

Ще одним недоліком гігрометрів є явище гістерезису - якщо гігрометр зберігають протягом кількох днів у сухому приміщенні, результати вимірювання вологості можуть значно (до 15%) відрізнятися від тих, що отримані за допомогою гігрометра, який тримали в вологому приміщенні. Через це гігрометри такого типу потребують постійного калібрування.

Ємнісний гігрометр. Основу приладу становить гігроскопічна полімерна плівка, з обох боків якої розташовані пористі металеві електроди (рис. 3.4 - а), що утворюють конденсатор ємністю близько 500 пФ. За поглинання плівкою молекул води об'єм плівки збільшується, відстань між електродами також збільшується, що приводить до зміни ємності конденсатора. Зовнішній вигляд ємнісного гігрометра зображено на рис. 3.4 - б.

 

Ємнісний гігрометр застосовується для вимірювання відносної вологості. Перевагою приладу є його компактність (розміри приладу становлять 6 мм2), слабка залежність результатів вимірювань від зовнішньої температури, лінійність шкали в інтервалі 0...80% відносної вологості, швидкодія, малі значення гістерезису. Недоліком приладу є вплив зовнішніх забруднень на результати вимірювань. Гігрометри цього типу використовують в засобах автоматизованого контролю вологості повітря.

Конденсаційний гігрометр. Один з методів оцінки абсолютної вологості ґрунтується на вимірюванні точки роси. Якщо пласку гладеньку поверхню охолоджувати, можна спостерігати конденсацію вологи на ній. Температура поверхні в цей момент дуже близька до тієї, при якій повітря стає насиченою водяною парою, тобто до точки роси. Залишається тільки точно виміряти цю температуру. Конденсаційний гігрометр складається з маленького дзеркала, на яке нанесено тонкий антикорозійний шар золота. Дзеркало охолоджується напівпровідниковим елементом і опромінюється фотодіодом. Коли поверхня дзеркала вкривається росою, вона починає розсіювати оптичне випромінювання. Вертикальна компонента розсіяного випромінювання реєструється фотодетектором, електричний сигнал з виходу якого підсилюється й подається на систему підігрівання дзеркала. Нагріте дзеркало знову може бути охолоджене, і процес вимірювань триває. Визначення температури дзеркала за допомогою термодетектора дає змогу оцінити абсолютну вологість повітря. Перевагою приладу є його висока чутливість, можливість вимірювання абсолютної вологості в широкому інтервалі температур (від мінус 80 до +100оС) з точністю близько 1оС. Недоліком приладу є викривлення результатів вимірювання при низьких температурах, необхідність контролювання якості поверхні дзеркала, складність конструкції, висока ціна.

 

Вологість ґрунту

 

Ґрунт складається з твердих частинок, пори між якими заповнені повітрям (сухий ґрунт) або водою (ґрунтовий розчин). Але ці дві ситуації - екстремальні. Взагалі в порах є і повітря, і вода.

Вологість щодо сухої маси - це відношення маси води до сухої маси:

 

Вологість у процентах сухої маси визначається за виразом:

Pm=qm • 100% (3.2)