Как правильно использовать гигрометр: виды, принцип работы и инструкция

Гигрометр — это прибор, предназначенный для точного измерения уровня влажности в воздухе и различных газах. Понимание этого параметра критически важно, поскольку он существенно влияет на микроклимат в помещениях и на оказание воздействия на технологические и производственные процессы. В данной статье вы сможете ознакомиться с принципом работы и конструкцией гигрометра, его видами, а также узнать о правильных способах использования этого устройства.

Для чего нужно знать относительную влажность воздуха

Гигрометр — это специализированный лабораторный инструмент, позволяющий с высокой точностью измерять относительную и абсолютную влажность газов и воздуха. Абсолютная влажность представляет собой точное количествокомпонента водяного пара в одном килограмме воздуха, измеряемое в граммах. В свою очередь, относительная влажность указывает, сколько влаги присутствует в объеме по сравнению с максимальным возможным значением для данной температуры.

Замечание! Гигрометры иногда именуются гигроскопами.

Почему следует следить за уровнем влажности? Это элементарно, ведь влажность играет ключевую роль в формировании микроклимата. Она влияет на работу электроприборов, здоровье людей и животных, долговечность изделий из металла, сохранность текстиля и бумаги, а также состояние различных строительных и мебельных материалов.

Избыточная влажность может привести к ряду неприятных последствий:

• Конденсат на поверхностях. Микроскопические капли проникают в пористые материалы, что может вызвать их разрушение и порчу мебели, отделки, а также отслаивание обоев.
• Высокая влажность создает благоприятные условия для размножения плесени и других грибков, что может вызывать аллергические реакции и заболевания дыхательной системы при контакте с ними.
• Продолжительное хранение продуктов в таких условиях может приводить к их быстрой порче, например, к заплесневению хлеба или гниению овощей и фруктов.
• Конденсат на металле вызывает коррозию, что приводит к разрушению и снижению прочности конструкций.
• Вода изменяет свойства бумаги, делает ее менее пригодной, чернила могут расплываться, а листья становятся хрупкими.
• Повышенная влажность влияет на медикаменты и БАДы, уменьшая их эффективность, поскольку вода может взаимодействовать с активными веществами.
• Пониженная влажность также наносит вред, вызывая пересыхание слизистых оболочек у людей, что делает их более уязвимыми к инфекциям.
• Недостаточная влажность способствует быстрому высыханию продуктов, что особенно заметно у фруктов и овощей.
• Низкие показатели влажности могут ухудшить условия для строительных и отделочных работ, способствуя быстрому высыханию растворов, что может вызвать их трещины и плохую фиксацию.

Сфера использования

Точный контроль влажности крайне важен в различных сферах, где необходимо поддерживать определенные условия для производства, хранения товаров или комфортного проживания.

Гигрометры востребованы в следующих областях:

• Животноводство. Для корректного содержания животных и птиц необходимо поддерживать установленный уровень влажности.
• Растениеводство. Как на открытом воздухе, так и в теплицах требуется поддерживать оптимальные параметры влаги и температуры для успешного роста растений.
• Сельское хозяйство. Уровень влажности обязательно контролируется в хранилищах зерна, на складах урожая, в теплицах и инкубаторах.
• Лабораторные исследования. Работа с образцами требует строгого соблюдения заданных условий.
• Складская деятельность. Оптимальные параметры влажности защищают продукты и материалы от порчи на складах.
• Торговля. Торговые площади с товарами, требующими соблюдения условий хранения.
• Культурные учреждения. В библиотеках, музеях и выставочных залах необходимо поддерживать нужные условия для сохранности книг, картин и уникальных экспонатов.
• Жилые помещения, как в многоквартирных домах, так и в частных домах, где уровень влажности влияет на общее состояние людей и качество жизни.
• Метеорология. Специальные устройства для мониторинга климата и погоды требуют точных измерений.
• Деревообрабатывающая отрасль. Обработка древесины требует строгого контроля уровня влажности.
• Фармацевтика и химическая промышленность. Хранение некоторых веществ возможно только при определенных уровнях влажности.
• Пищевая промышленность. Неправильная влажность может негативно сказаться на качестве продуктов, например, при производстве хлеба.
• Строительство. При выполнении работ с деревянными конструкциями необходимо поддерживать определенный уровень влажности, чтобы избежать деформаций материалов.
• Жилищно-коммунальное хозяйство. Влажность позволяет выявить утечки и контролировать работу систем вентиляции.
• Образовательные учреждения, включая детские сады, школы и университеты, где необходимо использовать комфортные условия для обучения.
• Офисы. Важно поддерживать необходимые условия для работы сотрудников.
• Медицинские учреждения. Влажность контролируется и поддерживается на необходимом уровне в больницах и поликлиниках.

Разновидности гигрометров

Существуют различные типы гигрометров, которые отличаются как конструкцией, так и методом измерения и области применения. В зависимости от автоматизации процессов можно выделить два основных класса приборов:

• Механические. Эти приборы имеют простую конструкцию, где измерения основываются на физико-химических свойствах чувствительных материалов, влияющих на изменения в окружающей среде. Показания отображаются на циферблате с указателем.
• Электронные. Модели такого типа более технологичны и используют датчики для отслеживания изменений влажности, обеспечивая отображение значений на экранах.

В зависимости от способа отображения результатов, гигрометры могут быть аналоговыми с привычными циферблатами и стрелками или цифровыми с экранами, на которых отображаются числовые значения.

По мобильности устройства делят на стационарные и портативные. Последние компактные и легкие, их можно удобно перемещать и использовать в различных местах и полевых условиях. Стационарные модели могут быть настольными или настенными, устанавливаемыми на стены.

Также гигрометры отличаются по методам измерений и интерпретации данных. Рассмотрим подробнее их виды.

Психрометрические

Психрометрический гигрометр состоит из двух термометров. Измерения основаны на сравнении температур в нормальных условиях и в зоне испарения. Градусники могут содержать спирт или толуол с красителем.

Один термометр — сухой. Второй — влажный, со специальной колбой, окруженной гигроскопичным материалом, таким как марля, которая впитывает влагу. Увлажненный конец этого материала погружен в резервуар с дистиллированной водой.

Уровень влажности влияет на скорость испарения. Сухой термометр показывает реальную температуру, в то время как влажный охлаждается из-за испарения, демонстрируя более низкие значения. Разница между показателями позволяет определить уровень влажности. На корпусе гигрометра имеется таблица для вычисления нужного параметра.

Весовые

Весовые гигрометры измеряют абсолютную влажность. Они представляют собой систему трубок, заполненных гигроскопичным материалом. Воздух проходит через трубки, и гигроскопичный наполнитель впитывает влагу. Результаты измерений определяются по разнице в весе материала до и после процедуры, что дает значение массы поглощенной влаги.

Волосные

Основным компонентом устройства для измерения влажности, известного как волосной гигрометр, служит синтетический или натуральный волос человека. Для обеспечения точности измерений данный волос предварительно обезжиривается и натягивается на специальную рамку с находящейся на ней стрелкой. Длина волоса изменяется в зависимости от уровня влажности, поскольку он поглощает влагу из окружающего воздуха. Увеличение или уменьшение длины фиксируется стрелкой, которая отклоняется в ту или иную сторону, указывая соответствующее значение на шкале.

Плёночные

Приборы, работающие по аналогичному принципу с волосными гигрометрами, используют в качестве чувствительного элемента пленку, созданную из органического материала. Эта пленка реагирует на изменения влажности: она увеличивается или уменьшается в зависимости от того, сколько воды она поглощает, и перемещает стрелку, которая указывает изменения на шкале.

Механические

Механические гигрометры, как правило, называют керамическими. Они используют специально разработанный твердый или пористый материал, состоящий из керамики (включая кремний, глину и каолин) и окислы определенных металлов в качестве чувствительной среды. Такая смесь абсорбирует влагу, что влияет на её электролитическое сопротивление, и показывает результаты измерений с помощью стрелки на циферблате.

Конденсационные

Эти приборы также известны как гигрометры Ламбрехта. Ключевой элемент в их конструкции – зеркало, которое адаптирует свою температуру в ответ на внешние условия. Перед началом измерений, проводится первоначальный анализ показателя температуры. Процесс измерения включает наблюдение появления капелек конденсата или кристаллов льда на зеркале. Затем температура проверяется снова, и разница в показателях позволяет определить уровень влажности.

Резистивные

При проведении измерений влажности применяются соли и полимеры, которые имеют специфическое электрическое сопротивление. Сопротивление изменяется с изменением уровня влажности, что и фиксируется устройством.

Как выполнять измерения с помощью психрометрических приборов типа ВИТ

Для определения уровня влажности с использованием устройства ВИТ стоит следовать следующей последовательности действий:

1. При первом использовании прибора откройте упаковку и убедитесь в исправности устройства и наличии всех комплектующих.
2. Отделите питатель от корпуса, обычно он фиксируется специальными защёлками, которые нужно перевести в открытое положение.
3. Держите питатель так, чтобы его запаянная часть была внизу, и поместите его в контейнер с дистиллированной водой, ожидая, пока он заполнится.
4. Для увлажнения фитиля погрузите его в питатель вместе с мокрым градусником.
5. Закрепите резервуар на корпусе, приведя крепления в закрытое положение. Убедитесь, что фитиль не касается стенок контейнера, а нижняя часть мокрого термометра находится не ближе, чем 2 см от питателя.
6. Установите устройство так, чтобы удобно отслеживать показания. Можно повесить корпус на стену, где нет вибрации и перегрева. Лучше, если прибор будет находиться приблизительно на уровне глаз.
7. Для определения скорости аспирации, которая должна быть в диапазоне от 0,5 до 1 м/с и влияет на точность измерений, используйте крыльчатый анемометр марки У5. Однако, если допускаются небольшие ошибки, то анемометр можно не применять.
8. Чтобы прибор смог адаптироваться к температуре окружающей среды, подождите как минимум 30 минут.
9. Перейдите к процессу измерения. Встаньте перед психрометром таким образом, чтобы хорошо видеть шкалу, и избегайте попадания вашего дыхания на него, чтобы не исказить результаты.
10. Посмотрите на показания сухого термометра слева и запишите их, учитывая десятые доли температуры в Цельсиях.
11. Теперь посмотрите показания влажного термометра и также запишите их.
12. Вычтите значение влажного термометра из показаний сухого и зафиксируйте результат.
13. Обратитесь к таблице на корпусе. В первом столбце найдите температуру, показанную сухим градусником, а во втором — соответствующую разницу значений.
14. Нарисуйте прямую линию от температуры слева направо. Затем проведите линию вдоль разницы вниз. Место пересечения этих линий будет указывать на уровень влажности.

Психрометры ВИТ-1 и ВИТ-2

Наиболее распространенными являются гигрометры типа ВИТ, которые предлагаются в версиях ВИТ-1 и ВИТ-2. Конструктивные аспекты этих моделей похожи, и они практически не отличаются друг от друга, измеряя влажность в пределах от 20% до 90%. Модель ВИТ-2 применяется в зимний период на производственных предприятиях, в складских помещениях и других нежилых зонах, где температура не контролируется чиновниками системы кондиционирования или вентиляции. При этом температурный диапазон составляет от +5°C до +25°C.

ВИТ-2 предназначен для работы при более высоких температурах, варьирующихся от +20°C до +40°C. Такие устройства применяются на заводах, фабриках и складах в теплое время года, а В любых объектах, где необходим контроль температуры.

Чем отличается гигрометр от психрометра

Каковы различия между гигрометром и психрометром? Несмотря на то, что оба прибора служат для измерения влажности, они различаются по принципу работы и областям применения. Гигрометр анализирует физико-химические параметры самых различных веществ, не ограничиваясь лишь газами и воздухом, но и твердыми материалами. Например, емкостные приборы могут оценивать уровень влажности в таблетках медикаментов. Психрометры же имеют более простое строение и берут во внимание разницу в температурах, зависящую от скорости испарения жидкости.

Гигрометры обладают более широкой функциональностью и областью применения, в то время как психрометры известны своей высокой точностью. Иногда их используют для проверки точности гигрометров — психрометрические измерения часто служат эталоном.

Принцип работы гигрометра психрометрического

Принцип действия психрометра основывается на измерении разницы температур, полученных от влажного и сухого термометров. Эти показатели различаются из-за уникальных особенностей процесса испарения. Показания сухого термометра показывают фактическую температуру среды, в то время как влажный термометр охлаждается в результате испарения воды. Чем интенсивнее происходит испарение, тем ниже температура на мокром термометре, и соответственно, меньше значение относительной влажности.

Скорость испарения и разница между показаниями влажного и сухого термометров используются для определения искомого значения. Для этого есть специальная таблица, прилагаемая к прибору. В ней нужно найти значение, показанное сухим градусником, а также разницу между показаниями, вычитая менее значительное из более крупного числа. После этого ищется точка пересечения этих значений, в которой указывается относительная влажность.

Однако если температура ниже нуля, а вместо дистиллированной воды используется обычная, то психрометр использовать нельзя, так как вода замерзнет и испарение не произойдет. Также измерения невозможно проводить при 100% влажности, поскольку при таком уровне вода тоже не испаряется.

Особенности использования психрометрических гигрометров

С целью получения точных показаний при использовании гигрометра психрометрического типа обратите внимание на следующие рекомендации:

• Необходимо соблюдать указанный температурный режим. Подробная информация о допустимых температурных значениях и процессе измерения будет представлена в инструкции по использованию.
• Избегайте использования психрометров при отрицательных температурах. Несмотря на то, что дистиллированная вода может замерзать лишь при -42 градусах и ниже, холода могут негативно сказаться на точности показаний прибора.
• Фитиль должен быть всегда увлажненным, чистым и исправным. Если фитиль жесткий и загрязненный, он не сможет впитывать воду из питателя. При среднем или низком уровне запыленности (до 5 миллиграммов на 1 м³), фитиль следует менять каждые две недели, а при более высоком уровне запыленности — по мере необходимости. Перед установкой нового фитиля капилляр нужно увлажнить, пройдясь по нему ватным диском, смоченным теплой водой.
• Обычную воду тоже можно использовать, но перед использованием ее необходимо прокипятить 10-15 минут и затем профильтровать для нормализации состава и устранения жесткости. Налив воду из крана, ее компоненты могут загрязнить фитиль и вызвать осадки в питателе.
• Следует периодически проверять степень точности показаний устройства. Первую проверку должен выполнить производитель, что фиксируется в паспорте прибора. Далее, калибровка психрометрических гигрометров должна проводиться каждый год или раз в два года, что можно сделать самостоятельно по другому высокоточному устройству, либо обратиться в специальные сервисные организации.

• Показатели, указанные в психрометрической таблице для расчета результатов измерений, актуальны при определённой скорости аспирации — от 0,5 м/с до 1 м/с. Это означает, что мокрый термометр должен испытывать обдув именно в этом диапазоне. Для измерения нужной скорости рекомендуется использовать крыльчатый анемометр. Однако в большинстве помещений соблюсти такой поток воздуха бывает сложно. Это приводит к замедлению испарения воды, в результате чего термометр остывает лишь незначительно, а измеренные значения влажности оказываются завышенными. Чтобы добиться оптимального обдува, психрометр можно дополнить специальным аспирационным устройством — ВИТ УА, представляющим собой компактный вентилятор, работающий от аккумуляторов или батарей.
• Питатель устройства всегда должен быть заполнен. Если вам предстоит провести серию измерений, а запасы воды иссякли, налейте жидкость комнатной температуры и подождите 20-30 минут для её стабилизации.

Техника безопасности

Руководство по эксплуатации устройства ВИТ или аналогичного содержит предостережения для обеспечения безопасности. Для безопасного обращения с прибором придерживайтесь следующих рекомендаций:

1. Избегайте механического воздействия на устройство, включая сильные тряски, падения, удары и вибрации.
2. Не допускайте контакта гигрометра с агрессивными химическими веществами, не погружайте его корпус в растворы химикатов и не очищайте с использованием щелочей, кислот или солей.
3. Не подвергайте гигрометр перегреву или чрезмерному охлаждению. Температура эксплуатации должна оставаться в пределах, указанных в инструкции.
4. Если корпус устройства поврежден и капилляр одного из термометров разбился, поместите оставшиеся части в прочный пакет и плотно его закройте. Толуол, обычно применяемый для заполнения капилляра, токсичен и легко воспламеняется. Необходимо незамедлительно убрать его остатки с поверхностей с помощью тряпки или губки, смоченной горячим мыльным раствором, при этом не забыв использовать средства защиты — респиратор, перчатки и желательно защитные очки. Также обязательно проветрите помещение.

Гигрометры предоставляют возможность точно измерять ключевые параметры микроклимата. Зная уровень влажности, можно оценить влияние окружающей среды на здоровье человека, приборы, материалы, растения и другие объекты или живые существа. Для обеспечения точности измерений важно выбрать высококачественный прибор и грамотно его использовать.

Вопросы по теме

Как выбрать гигрометр для домашних условий?

При выборе гигрометра для домашнего использования стоит учитывать несколько факторов. Во-первых, обратите внимание на тип прибора: аналоговые модели обычно дешевле, но менее точны, тогда как цифровые предлагают больше функционала и удобства. Во-вторых, рассмотрите, будет ли вам нужно устройство с дополнительными функциями, такими как измерение температуры, запись данных или возможность подключения к смартфону. Также важно выбирать прибор с подходящим диапазоном влажности, особенно если у вас есть особые требования, например, для террариумов или винных погребов.

Что такое гигрометр с функцией Wi-Fi и как им пользоваться?

Гигрометры с функцией Wi-Fi позволяют пользователю отслеживать уровень влажности в режиме реального времени через мобильное приложение или веб-интерфейс. Такие устройства собирают данные, которые синхронизируются с вашим интернет-соединением. Для использования этого прибора необходимо установить приложение, зарегистрироваться и следовать инструкциям по подключению гигрометра к сети. Как только устройство подключено, вы сможете отслеживать изменения влажности и температуры, а также получать уведомления при достижении заданных параметров.

Почему важно следить за уровнем влажности в помещении?

Уровень влажности в помещении существенно влияет на здоровье и комфорт проживания. Слишком высокая влажность может привести к образованию плесени и увеличению уровня аллергенов, таких как пыль и клещи, что может вызвать респираторные проблемы. В то же время слишком низкая влажность может привести к сухости кожи, проблемам с дыханием и даже к повреждению деревянной мебели или музыкальных инструментов. Поэтому регулярное измерение уровня влажности с помощью гигрометра поможет поддерживать оптимальный микроклимат в вашем доме.