Для чего нужен гигрометр и как он работает: что измеряет, как пользоваться, виды

Гигрометр — это универсальный прибор для измерения влажности газов и материалов. Чаще всего его используют для определения влажности воздуха внутри бытовых и производственных помещений. Возможности и точность прибора во многом зависят от его устройства. Разберемся, что такое гигрометр и что можно измерить с его помощью.

Назначение и сфера использования

Гигрометр (англ.: hygrometer) нужен для определения влажности газов. Изначально устройство использовалось исключительно в лабораторных целях. Однако за последнее столетие прибор преодолел порог научно-исследовательской деятельности. Гигрометры можно встретится в производственных помещениях, офисах, больницах, школах, на строительных площадках, в жилых домах и квартирах.

Влажность воздуха влияет на самочувствие людей. Оптимальная влажность находится в пределах 50 — 70%. Повышение или понижения значений может стать причиной головных болей, обострения астмы и болезней сердечно-сосудистой системы.

Следить за влажностью воздуха помогает гигрометр. В большей степени влажность страдает в зимний период. Использование отопительных систем сушит воздух. Для нормализации воздушной среды используются разнообразные увлажнители. Контроль же за климатом дома осуществляется электронным или керамическим гигрометром.

Значение производственных гигрометров также велико. Например, изготовление электроники, медицинских препаратов, хлеба осуществляется в помещениях с определенным уровнем влажности. Несоблюдение показаний может привести к порче изделий.

Еще одной сферой, где широко применяется данное устройство, является строительство. При укладке ламината, оклейке обоев, штукатурке и иных видах работ необходимо соблюдение определенного уровня влажности среды, иначе отделочный слой может деформироваться и потерять привлекательный вид.

Существуют виды гигрометров, позволяющие измерить влажность не только в газообразных, но и в твердых породах, например, древесины или бетона.

Устройство и характеристики

Гигрометры различаются по своему устройству, принципу работы, точности, диапазону измерений.

В быту в основном используются электронные и керамические (механические) приборы.

Электронный гигрометр состоит из небольшого пластикового корпуса, в который помещен измерительный элемент и ЖК-дисплей. Существуют как аккумуляторные модели, работающие от батарейки, так и сетевые. Нередко такой прибор дополнительно оснащается термометром для измерения температуры воздуха и часами.

Механический гигрометр внешне напоминает компактные стрелочные часы. Он состоит из корпуса овальной или круглой формы, измерительного элемента и циферблата с ценой деления 10%. О влажности воздуха можно судить по отклонению стрелки. Устройство не требовательно в уходе и настройке.

В производственных и лабораторных помещениях, где важным критериям выступает точность, применяются психрометрические, весовые, волосные и конденсационные приборы. Зачастую, для получения более точных показаний используется сразу несколько видов.

Материал

Корпус гигрометра делают из пластика, дерева или металла. При наличии стрелочного механизма его закрывают прозрачным пластиком, реже стеклом.

В качестве измерительного приспособления может выступать стеклянный термометр, обезжиренный волос, пластина с хлорид литиевым покрытием, мембрана, пористый керамический элемент.

Размеры и вес

В большинстве случаев бытовые модели имеют компактные размеры. Их вес колеблется в пределах 115 — 1000 грамм.

Размеры сопоставимы с настольным будильником — 110*100 мм. Диаметр керамических гигрометров находится в диапазоне 80*120 мм.

Гигрометр может входить в конструкцию домашней метеостанции. В таком случае габариты прибора зависят от размеров других устройств.

Метрическая система и погрешность

Бытовые электронные и механические модели выводят значения влажности в процентах.

По принятой международной системе измерений (СИ) влажность измеряется в кг/м^3.

Часть приборов, в основе которых лежит измерение точки росы, выводит показания в °C. Для определения влажности в таком случае используется психрометрическая таблица.

Погрешность гигрометра зависит от его устройства, калибровки, соблюдения технических норм эксплуатации.

В среднем точность приборов равна 1-5%. Такая погрешность оптимальна при проведении строительных работ и в бытовом использовании. Точность профессиональных приборов может достигать 0,01%.

Глубина и диапазон измерений

Глубина замеров влажности равна длине иглы — специального элемента конструкции, который погружают в смеси и сыпучие материалы.

В среднем длина достигает 10 — 300 мм. Погружным гигрометром измеряют влажность зерна, грунта, незастывшего бетонного раствора.

Диапазон термометра зависит от вида устройства. Например, волосные модели могут работать при минусовых температурах, в то время как психрометрические производят замер в помещениях с температурным режимом от 15 °C.

Шкала влагомера также может различаться. Для измерения влажности воздуха в квартире достаточно прибора с диапазоном от 20% до 80%, для проверки материалов от 0 до 55%.

Приборы с самым широким диапазоном от 0 до 100% требуются для саун.

ГОСТ и маркировка

Производство гигрометров осуществляется в соответствии с ГОСТом. Для разных видов устройств существуют свои нормы и требования.

Общим стандартом для приборов является ГОСТ 8.547-86.

Маркировка прибора включает товарный знак от производителя, погрешность и вид устройства, порядковый номер, дату производства.

После прохождения калибровки и лабораторных испытаний на гигрометр устанавливается пломба.

Нормы показателей влажности

Для разных помещений и материалов существуют свои нормы показаний влажности.

Для жилых помещений нормой считается среда с влажностью 30-60%. Оптимальная влажность — 45%. Самый большой уровень рекомендуют поддерживать в детской — до 55%.

Влажность дерева не должна превышать 22 %, а влажность почвы — 20%.

В производственных помещениях влажность подбирается с учетом выполняемых работ.

Время определения влажности

Автоматические электронные модели определяют влажность за несколько секунд.

Механическим устройствам с циферблатом требуется немного больше времени — 2-3 минуты.

Калибровка и поверка

Специализированные устройства требуют проверки 1-2 раза в год. Она проводится в мастерских, где при необходимости осуществляют калибровку.

Отсутствие своевременной проверки может стать причиной низкой точности устройства.

Дополнительные функции

Помимо влажности газов гигрометр может показывать температуру воздуха, это относится как к электронным, так и механическим устройствам.

Универсальный прибор нередко дополняют часами и термопарой для измерения температуры жидкости, например, детской смеси.

ЖК-дисплей аккумуляторных устройств оснащают подсветкой и индикатором зарядки батареи.

Также в корпус изделия может быть встроен прибор для измерения давления, будильник, календарь и звуковой индикатор, оповещающий об изменении влажности воздуха.

Если устройство предусматривает непрерывную регистрацию относительной влажности воздуха, то такой прибор называют гигрограф.

Виды и принцип работы

Гигрометры различаются по принципу работы, методу измерения, мобильности. Далее разберем на каких принципах основано действие гигрометра каждого вида.

Весовые

Устройство весового гигрометра, как понятно из названия, связано с изменением веса. Прибор состоит из закрытых трубок, в которых находится специальное вещество. Для определения влажности клапан трубки открывается, вследствие чего в нее попадает часть воздуха, поглощаемого жидкостным раствором.

Для проведения расчетов необходимо знать начальный вес устройства, вес прибора с воздухом, объем газа. Весовой гигрометр используется совместно с весами с низкой погрешностью.

Волосные

Принцип действия гигрометра волосного типа заключается в свойствах волоса, который меняет длину исходя из концентрации влаги в воздухе. Один конец волоса закреплен на корпусе прибора, другой — на стрелке. При изменении влажности волос распрямляется или скручивается, в результате чего стрелка отклоняется вдоль шкалы.

Волосяной гигрометр был изобретен в конце 18 века, тогда он использовался в научно-исследовательской деятельности. Однако со временем устройство было вытеснено более точными и современными психрометрическими, механическими и электронными приспособлениями.

Местом, где используют волосяной гигрометр для измерения влажности является улица, а также помещения с отрицательным значением температуры.

Психрометрические

Психрометрический гигрометр состоит из двух термометров. Первый показывает температуру воздуха в помещении. Колба второго обернута влажной батистовой лентой, конец которой помещен в резервуар с водой. Испарение воды приводит к тому, что показания влажного термометра всегда ниже сухого.

Влажность воздуха определяется по разности показаний. Значение коэффициента разности находят по психрометрической таблице. Путем сверки показаний определяют процент насыщенности воздуха влагой.

Приборы, предназначенные для измерения влажности окружающего воздуха называются психрометры.

Пленочные

Пленочный гигрометр состоит из мембраны, стрелочного механизма и корпуса. Принцип работы гигрометра аналогичен волосному устройству. При колебаниях влажности пленка деформируется, благодаря чему стрелка отклоняется от первоначальных показаний.

Электролитические

В основе прибора лежит пластина из электроизоляционного материала с хлорид литиевым покрытием. На показания влажности влияет сопротивление элемента при прохождении тока.

Чем выше влажность, тем меньше сопротивление.

Керамические

Функцию электроизоляционного материала выполняет пористый керамический элемент, способный накапливать влагу. Разберемся, на каких принципах основано действие данного гигрометра.

При повышении влажности керамическая деталь, как губка, впитывает молекулы воды. Сопротивление снижается, и стрелка отклоняется на циферблате в правую сторону. При низкой влажности элемент подсыхает. Току труднее пройти через него, поэтому стрелка начинает возвращаться к нулевой отметке.

Конденсационные Ламбрехта

Устройство гигрометра данного типа состоит из небольшого круглого зеркальца, системы охлаждения с грушей, термометра и подставки. Для определения влажности снимают два показания: первоначальную температуру зеркальца и температуру зеркала после охлаждения. По разности полученных показаний находят влажность при помощи специальной таблицы.

Конденсационный гигрометр Ламбрехта показывает приблизительное значение влажности. Чаще всего его применяют при проведении исследовательских работ в школах.

Как работает психрометр мы рассказывали в этой статье.

Электронные

Электронные модели делятся на следующие 4 вида: оптоэлектронные, емкостные, резистивные и пьезоэлектрические.

Оптоэлектронные

Используется для нахождения точки росы. Состоит из охлажденного зеркальца, которое автоматически нагревается. Прибор отличается высокой точностью и широким диапазоном измерений.

Емкостные

В конструкцию входит оксидный конденсатор, емкость которого зависит от влажности среды. Результат измерений отображается на дисплее.

Резистивные

В основе их работы находится сопротивление полимерных веществ. Также как и у керамических моделей в зависимости от влажности меняется сопротивление элементов. Резисторные аппараты подходят для измерения влажности твердых и сыпучих материалов. В их комплектацию входят щупы.

Пьезоэлектрические

Показания прибора зависят от частоты колебаний пьезоэлектрической пластины, верхний слой которой способен впитывать влагу. При высокой влажности вес пластины увеличивается, вследствие чего снижается количество колебательных движений.

Оптические

Оптический гигрометр — профессиональный прибор высокой точности. Используется на гидрометеорологических станциях, в лабораториях, в центрах технического обслуживания. Принцип действия основан на нахождение температуры точки росы.

Термисторные

Состоит из двух термисторов, один из которых помещен в емкость с сухим воздухом, а второй соприкасается с воздушной средой помещения, где осуществляется замер. Влажность находится по разности показаний элементов.

По способу и методу измерения

По способу измерения и выводу значения на экран выделяются аналоговые (механические), цифровые, контактные и бесконтактные устройства.

Аналоговые

Самым распространенным видом является керамический прибор с циферблатом. Влажность воздуха определяют по отклонению стрелки. К данному типу относятся термогигрометры, которые устанавливают в бане.

Что такое термогигрометр и чем отличает от обычных устройств? Главное отличие заключается в широком диапазоне измерений — от 0 до 100%. Нередко оснащен термометром до 120 °C для измерения воздуха. Термогигрометр делают из жаропрочного материала, например, древесины.

Цифровые

На рабочей панели находится ЖК-дисплей и кнопка включения. Показания выводятся на монитор. Не требует дополнительных вычислений.

Контактные

Оснащен контактными щупами или иглами. Предназначен для измерения влажности твердых и сыпучих материалов, разнообразных смесей.

Бесконтактные

По принципу действия могут быть цифровыми, аналоговыми, оптическими и волостными. Предназначены для измерения влажности газов.

По месту установки и мобильности

При выборе устройства важным критерием является его автономность и мобильность. Для дома лучшим вариантом будет настенная или настольная модель.

Настольные

Обладает небольшими размерами и весом. В конструкцию входит подставка для установки на стол или полку. Бывает двух основных видов: аналоговый и аккумуляторный.

Настенные

Оснащены держателем для настенной фиксации. Это может быть психрометрический, электронный или стрелочный прибор.

Используют в складских и жилых помещения, аптеках, школах, лабораториях.

Портативные

Портативное или карманное устройство имеет небольшие размеры, сопоставимые с сотовым телефоном. Его удобно брать с собой для работы в полевых условиях.

Стационарные

Стационарные модели используют в производственных цехах, в которых предъявляются повышенные стандарты к уровню влажности. Их вес может достигать 30-45 кг.

Преимущества и недостатки

Широкое применение получили бытовые цифровые и аналоговые модели. Они просты в использовании, универсальны, не требуют проведения дополнительных вычислений. Единственный минус — высокая погрешность до 10%.

На производстве применяются психрометрические, оптические и электронные приборы повышенного класса точности.

Применение датчиков измерения влажности воздуха

Электронные датчики измерения важности — компактные устройства с высокой скоростью работы. Они удобны для контроля климата внутри помещения. Информация с датчиков поступает на ПК или на устройство с ЖК-дисплеем.

Как пользоваться гигрометром

Зная, как работает гигрометр и физику прибора, несложно будет разобраться как правильно пользоваться им. Стрелочный прибор устанавливается на стену или стол. Он всегда находится в рабочем состоянии. Его стрелка указывает на значении влажности воздуха в процентах.

После установки электронного прибора, его включают нажатием кнопки “Пуск”. Данные высвечиваются в течение нескольких минут.

Перед установкой психрометрического прибора в колбу, расположенной на задней стороне корпуса, наливают немного воды. В емкость опускают конец заранее смоченной батистовой ленты, надетой на основание влажного термометра. Значение влажности определяют по разности показаний двух градусников. Для удобства на корпус устройства нанесена психрометрическая таблица.

Выбор и основные производители гигрометров

Основные критерии выбора:

• Диапазон измерений — для домашнего использования достаточно диапазона от 20 до 90%;
• Устройство прибора и принцип действия. Самыми удобными являются электронные и цифровые модели. Они не требуют дополнительных вычислений. Влажность воздуха высвечивается в процентах;
• Размеры — компактные устройства с современным дизайном будут хорошо смотреться в детской, гостиной или спальне;
• Погрешность — для контроля климата внутри дома оптимальным решением будет прибор до 5% погрешности;
• Материал корпуса — для квартиры подойдет устройство в прочном пластиковом корпусе. Если же гигрометр покупается для бани, то предпочтение лучше отдать жаропрочному материалу, который не деформируется при высоких температурах.

Широкий спектр разнообразных гигрометров выпускает российская компания Мегеон. Приборы бренда изготовлены согласно стандартам ГОСТа.

Производством влагомеров также занимаются отечественный Condtrol, американский Fluke, немецкий Venta.