Гігрометр що вимірює, як вибрати, види і принцип роботи гігрометрів - my life

Датчики вимірювання вологості (гігрометри)

Гігрометр - пристрій для вимірювання вологості. Інша назва гігрометра - датчик вологості. Вологість є дуже важливим параметром як для повсякденного життя так і для техніки. Наприклад, від вологості залежить комфортність нашого самопочуття. Деякі прилади за замовчуванням настроюються під певну важливість, тому щоб проводити калібрування приладів, важливо знати чіткі значення вологості.

У вологості є кілька можливий величин вимірів:

Якщо вимірюється вологість газів або повітря, то тут вологість може вимірюватися або в г / м3 якщо мова йде про абсолютної вологості. або в RH якщо мова йде про відносну вологість.
Якщо вимірюється вологості рідини або твердих тілах, то в даному випадку вона визначається у відсотках від загальної маси досліджуваного зразка.
Якщо визначається вологість в погано змішуються рідинах, то одиницею виміру буде служить ppm (кількість частин води на мільйон частин ваги)

Класифікація гігрометрів за принципом роботи

У найпростішому випадку ємнісні гігрометри це просто звичайні конденсатори з повітряним зазором. Діелектрична проникність повітря залежить від вологості, і її зміна призведе до зміни ємності.

У більш складному випадку повітряний зазор може бути замінений діелектриком, діелектрична проникність якого сильно змінюється під дією вологості. Такий підхід дозволяє поліпшити якості датчика. Крім того, цей підхід може бути застосований для вимірювання вмісту вологи в твердих речовинах. Між обкладками конденсатора кладеться вимірюваний об'єкт, наприклад таблетка, конденсатор підключається до генератора і LC коливального контуру, лічильник буде вимірювати частоту контуру, по цій частоті можна говорити про величину коливального контуру. Цей метод має деякі недоліки: при вологості нижче 0.5% він неточний, також вимагає очищення зразка від частинок з високою діелектричної проникності, крім того важлива форма зразка під час проведення випробувань, вона не повинна змінюватися.

Останній тип тонкоплівковий ємнісних гигрометр. Він складається з підкладки, а на нього нанесені два електроди мають гребенчатую форму. На малюнку один з них зображений червоним, другий синім. Ці два електроди і гратимуть роль обкладок конденсатора. Для додаткової термокомпенсации в датчики такого типу вводять два датчика температури.

резистивні

Цей датчик складається з двох електродів нанесених на підкладку, а зверху цих електродів наноситься шар матеріалу з досить низьким опором, але це опір дуже сильно залежить від вологості. Таким матеріалом може є оксид алюмінію. Цей матеріал добре поглинає воду з навколишнього середовища, чому змінюється його питомий опір. У підсумку загальний опір цього датчика буде залежати від вологості, а за величиною струму, що протікає судять про рівень вологості.

Головна перевага цих датчиків їх низька ціна.

термісторного

Термісторного гігрометри складаються з двох термісторів. Нагадаємо, що термістор це опір чутливе до зміни температури. Один з цих терморезисторов поміщають в герметичну камеру з сухим повітрям. А другий в камеру з отвором, через яке надходить повітря з невідомої вологістю. Ці терморізістори з'єднують в бруківку схему. На одну діагональ моста падають напруга, а на інший знімають результати. Якщо вихідний напруга дорівнює нулю, то значить, температура обох термісторів однакова, а значить і однакова вологість. Відповідно, якщо на виході з'являється напруга, то значить вологості в сухий і вимірюваної камері різні, по величині і знаку напруги можна судити про величину вологості.

Чому ж температура терморезистора змінюється при взаємодії на нього вологого повітря. Справа в тому, що при підвищеній вологості на терморезисторами починає випаровуватися волога, а при випаровуванні температура зменшується. Чим вище вологість, тим інтенсивніше йде випаровування і тим сильніше холоне терморезистор.

оптичний

Найточніший вид гігрометрів. В основу роботи цього типу датчиків вологості закладено поняття точки роси.

Точка роси - це температура, при якій рідка і газоподібна фази знаходяться в термодинамічній рівновазі. Якщо взяти скло помістити його в газоподібним середовищем, при температурі вище точки роси і почати охолоджувати, то при певній температурі на склі будуть виступати краплі води. Температура при якій почнуть з'являтися ці краплі і буде точкою роси. Точка роси залежить від двох параметрів: тиску і вологості навколишнього середовища. В результаті якщо ми зможемо виміряти точку роси і тиск, то зможемо з легкістю визначити характеристики вологості. Цей принцип і закладений в оптичних датчиках вологості.

На малюнку зображена спрощена схема оптичного гігрометра. Він складається з діода, який світить на дзеркало. Дзеркало в свою чергу відображає світло на фотодетектор. Дзеркало може підігріватися або прохолоджуватися спеціальним високоточним пристроєм регулювання температури. В якості такого пристрою часто використовується термоелектричний насос. На дзеркалі встановлений датчик вимірювання температури. На початку вимірювання температура дзеркала виставляється на рівень вище точки роси. Потім відбуватися його поступове охолодження. Як тільки температура перетинає точку роси, на дзеркалі починають з'являтися краплі і промінь світла заломлюючись від них, розсіюється, що спричиняє зменшення струму на виході фотодетектора. Фотодетектор за допомогою зворотного зв'язку з'єднаний з пристроєм регулювання температури дзеркала. Це пристрій за допомогою сигналів від фотодетектора буде утримувати температуру рівну точці роси, не більше і не менше, а термодатчик видасть сигнал відповідний цій температурі. При відомому тиску по цій інформації можна буде визначити всі показники вологості (RH, тиск пара та інші)

Цей тип датчиків має як незаперечну перевагу - найвища точність, недосяжна іншими типами датчиків, і відсутність гістерезису. Так і недоліки - найвища вартість, велике споживання електроенергії і іноді може виникати необхідність чистки дзеркала.

Як вибрати гигрометр

Основні технічні характеристики на які потрібно звертати увагу при покупці гігрометра: