Измерение влажности воздуха

Наиболее распространёнными методами измерения влажности воздуха являются психрометрический и гигрометрический. Гигорометрический метод измерения влажности воздуха основан на способности тел адсорбировать водяной пар из воздуха и в результате этого деформироваться. Гигрометрический метод положен в основу работы гигрометров и гигрографов. Психрометрическийоснован на зависимости интенсивности испарения с водной поверхности от дефицита насыщения водяного пара соприкасающегося с ней воздуха. Приборы, основанные на психрометрическом методе, называются психрометрами.

Инструменты, которые используются на метеорологических станциях для измерения влажности воздуха, являются:

1) станционный психрометр Августа;

2) волосной метеорологический гигрометр – предназначен для измерения относительной влажности воздуха в наземных условиях;

3) плёночный метеорологический гигрометр – для измерения относительной влажности воздуха в наземных условиях (приёмная часть – гигроскопическая органическая плёнка);

4) аспирационный (вентиляционный) психрометр Ассмана – для определения влажности и температуры воздуха в помещении и на открытом воздухе, в станционных и полевых условиях;

Для непрерывной регистрации относительной влажности воздуха в наземных условиях используются следующие самописцы:

1) волосной метеорологический гигрограф;

2) плёночный метеорологический гигрограф.

Станционный психрометр состоит из двух психрометрических термометров ТМ-4. Один из них является сухим, второй – смоченным. Оба термометра закрепляются а штативе в вертикальном положении. Резервуар смоченного термометра обёртывается батистом, коней которого погружён в стаканчик с дистилированной водой. Стаканчик закрыт крышкой с прорезью, через которую пропущен батист. Нижняя поверхность резервуара должна возвышаться над уровнем воды на 2 – 3 см, а над крышкой стаканчика – на 2 см. При этом обеспечивается поступление воды по батисту к поверхности резервуара и в то же время свободный обмен воздуха у рзервуара. Для психрометров применяется специальный сорт батиста, обладающий необходимыми гигроскопическими свойствами. Для станционного психрометра, установленного в жалюзной будке, психрометрический коэффициент принят: А = 7,947·10 , что соответствует скорости вентиляции в будке 0,8 м/с. При соблюдении определённых правил влажность воздуха психрометром можно измерять при отрицательных температурах воздуха до -10 °С.

Аспирационный психрометр предназначен для измерения температуры и влажности воздуха в стационарных, экспедиционных условиях, а также в промышленных и бытовых помещениях. Физический принцип действия аспирационного психрометра такой же, как и стационарного, но он содержит аспирационное устройство (вентилятор), создающий протяжку воздуха у резервуаров термометров с постоянной скоростью 2 м/с.

Аспирационный психрометр состоит из двух одинаковых психрометрических термометров 1 и 2 с резервуарами цилиндрической формы. Пределы шкал термометров от -31ºдо +51º, цена деления шкал 0,2 ºС. Термометры закреплены в оправе, состоящей из трубки 3, раздваивающейся книзу на две трубочки 5, 6, планок 4 и аспиратора 7. В трубочках 5, 6 имеются еще внутренние трубки 11, 12, в которых помещаются резервуары термометров. Резервуар смоченного термометра обёрнут батистом, коротко срезанным под резервуаром. Двойные трубки защищают резервуары от нагревания солнечными лучами. Чтобы тепло от корпуса не передавалось к резервуарам, трубки изолируются от него пластмассовыми кольцами 9, 10. Важной частью аспиратора является пружина, которую заводят ключом 8. В результате работы аспиратора вокруг резервуаров термометров создается постоянный ток воздуха, поэтому показания прибора не зависят от скорости ветра.

 

Рисунок 8 – Аспирационный психрометр

 

Для лучшего отражения солнечных лучей металлические части прибора никелированы.

Психрометр подвешивают за железный крюк-подвес 13, который может быть ввинчен в деревянный столб на требуемую высоту.

Для смачивания батиста пользуются резиновой грушей 14 со стеклянной пипеткой 15 и зажимом 16.

Волосной гигрометрприменяется для определения относительной влажности воздуха при температуре воздуха ниже –10°С. Он является основным прибором для наблюдений за влажностью воздуха при отрицательных температурах. Приемной частью гигрометра служит обезжиренный человеческий волос 1, натянутый на металлическую раму 2. Один конец его закреплен в нижней части регулировочного винта 3, другой – в отверстии металлической дужки 5, насаженной на стержень 6, зажатый винтом 9. Крепление волоса внизу и вверху производится деревянными штифтами 4 и шеллаком. Стержень 6 и стрелка 8 укреплены на одной оси 11. Поэтому изменение длины волоса в результате изменения влажности воздуха вызывает поворот стрелки вокруг оси и смещение ее свободного конца по шкале 10 с делениями от 0 до 100%. Цена деления равна 1% относительной влажности.

 

Рисунок 9 – Волосной гигрометр

 

Так как волос меняет свою длину неравномерно, то и деления шкалы тоже неравные: в начале шкалы они крупнее, чем в конце.

Волосной гигрометр устанавливают в психрометрической будке между сухим и смоченным термометрами. Перед подготовкой гигрометра к работе стрелку устанавливают соответственно показаниям психрометра. Отсчеты по гигрометру производят с точностью до 1%. Волосной гигрометр – относительный прибор, поэтому в его показания вводят поправку, которую получают путем сравнения показаний гигрометра с показаниями психрометра.

Гигрограф волоснойприменяется для непрерывной регистрации изменений относительной влажности воздуха (рисунок 10).

Приемной частью волосного гигрографа, которая реагирует на изменение относительной влажности, является пучок обезжиренных человеческих волос 1, расположенных в рамке, что располагается за пределами корпуса прибора. Изменения длины пучка волос передаются через систему рычагов 3, 4 на стрелку 5, на конце которой крепится перо 6. В средней части пучок волос оттянут крючком 2, соединенным с криволинейным рычагом 3, способным вращаться вокруг своей оси. Криволинейный рычаг 3 скользит по другому криволинейному рычагу 4, который имеет общую со стрелкой 5 ось. Для регулировки точности записи пера 6 служит установочный винт 7, при помощи которого регулируется необходимое натяжение пучка волос. При увеличении относительной влажности пучок волос удлиняется, а стрелка с пером перемещается вниз вдоль ленты барабана.

 

 

Рисунок 10 – Гигрограф волосной

 

Регистрирующей частью гигрографа служит барабан с часовым механизмом. В зависимости от скорости вращения барабана гигрографы различают суточные и недельные. На барабан надевают бумажную ленту, на которой параллельные горизонтальные линии соответствуют относительной влажности воздуха в процентах, вертикальные дуги – времени; на суточных лентах одно деление равно 15 мин, а на недельных – 2 ч.

Для подготовки гигрографа к работе заводят часовой механизм, накладывают на барабан ленту, на которой отмечают время установки, и ставят перо на заданное время и соответствующую влажность с помощью установочного винта 7.

Так как гигрограф является относительным прибором, то результаты измерения гигрографа сравнивают с показаниями психрометра. Для этой цели в сроки наблюдений по психрометру легким подъемом пера делают засечки на ленте гигрографа.