Волосяной гигрометр кто изобрел

Опубликовано: 17.09.2024

Измерение погодных условий
Наблюдение и количественное измерение погоды становится все более актуально в современном мире в виду ухудшающейся экологической обстановки и повышенной чувствительности широких групп людей к неблагоприятным погодным условиям, кроме того прогнозирование погоды необходимо для осуществления успешной хозяйственной деятельности человека. Приборы для измерения и прогнозирования погодных условий развивались совместно с научно-техническим прогрессом.

Измерение температуры. Термометры.
Важнейшей характеристикой измерения внешних условий – является температура окружающие среды, один из основных показателей атмосферы.Для измерения температуры используются термометры. Этапы развития:
1593 – Первым термометром принято считать жидкостный термометр, изобретенный в Галилео Галилеем (Италия).
1714 – Габриель Фаренгейт (Германия). Ртутный термометр со шкалой Фаренгейта. За 0 градусов обозначено было смесь льда и поваренной соли, температура таянья обычного льда обозначена за 32 градуса. Температура человеческого тела – 96 градусов. Температура кипения воды равна 212 градусам. В Англии и США до сих пор используют эту шкалу.
1743 – Андрус Цельсия (Швеция). Шкала Цельсия масштаба ртутный термометр. Примечательно, что Цельсий обозначил за 0 градусов температуру кипения воды, а за 100 температуру таяния льда. Впоследствии для удобства пользования эту шкалу «перевернули» ботаник К. Линней и астроном М. Штремер. Шкалы Фаренгейта и Цельсия совпадают в точке -40°, т.е. -40°F = -40°C. Шкала Цельсия является самой распространенной в бытовом пользовании.
1848 – Лорд Кельвин Уильям Томсон (Шотландия). Доказал существование абсолютного нуля температур. Произведенные лордом расчеты дали цифру –273,15°С.
Рассмотрим приборы, используемые в настоящее время:
Жидкостные стеклянные термометры. Используется способность жидкости, заключенной в стеклянную колбочку, к расширению и сжатию. Жидкостные термометры получили широчайшее распространение, используются для измерения температура в некоторых аналоговых метеостанциях.
Биметаллические термометры. Прибор состоит из двух тонких лент металла, при нагревании которые расширяются на разную величину. Плоские поверхности плотно прилегают одна к другой. Такая биметаллическая лента скручена в спираль, один конец которой жестко закреплен. При повышении и понижении температуры спирали металлы расширяются и сжимаются на разную величину, что вызывает скручивание или раскручивание спирали. Указатель, прикрепленный к свободному концу спирали, характеризует величину изменений. Термометры с круглым циферблатом в корпусе аналоговых станций являются биметаллическими.
Электрические термометры. Принцип действия основан на использовании полупроводникового термоэлемента (терморезистор) с большим отрицательным коэффициентом сопротивления (т.е. его сопротивление быстро уменьшается с повышением температуры). Преимуществами терморезистора являются высокая чувствительность и быстрота реакции на изменение температуры. Терморезисторы требуют периодической калибровки, т.к. характеристики его со времен меняются. Терморезисторы лежат в основе большей части комнатных цифровых термометров, в том числе и в составе цифровых метеостанций и термодатчиков.

Измерение влажности и точки росы. Гигрометры.
Влажность воздуха так же является важнейшим параметром характеризующим погоду и климат. Влажность показывает содержание водяного пара в воздухе. Различают абсолютную влажность – это масса водяного пара в воздухе отнесенная к единице объема воздуха, и относительная – это отношение текущей абсолютной влажности к максимально возможной абсолютной влажности при данной температуре. Другой важный параметр, который определяется влажность – точка росы. Точка росы – это температура, до которой должен охладиться воздух, для образования конденсата (росы) при данной влажности. Приборы используемые для измерения влажности – гигрометры. Историческая справка:
1400 – Леонардо да Винчи (Италия): Первый примитивный гигрометр.
1664 – Франческо Фолли (Италия): Первый практический гигрометр.
1783 – Орас Бенедикт де Соссюр (Швейцария): изобрел гигрометр, который использует человеческий волос для измерения влажности.
1820 – Джон Фредерик Даниэля (Великобритания): определение точки росы с помощью гигрометра основанного на принципе измерения колебаний электрического сопротивления.
Виды гигрометров:
Весовой гигрометр. Весовой гигрометр служит для определения абсолютной влажности.
Волосной гигрометр. Основан на свойстве человеческого волоса изменять длину в зависимости от влажности. Диапазон измерения от 30% до 90% относительной влажности, погрешность ±2,5 %. Волосной гигрометр используется во всех аналоговых метеостанциях. Пленочный гигрометр принцип действия аналогичен волосному гигрометру, где полимерная пленка заменят человеческий волос. Данный тип гигрометров применяется во всех аналоговых метеостанциях.
Электролитический гигрометр. Измерение влажности происходит за счет изменения проводимости и сопротивления соли электролита (зачастую хлористый литий) нанесенного на пластинку. Аналогичен по действию керамический гигрометр, где измеряют колебания сопротивления твердо-пористой керамической массы в зависимости от влажности. Конденсационный гигрометр служит для определения точки росы. Кроме того для измерения точки росы все больше распространение получают электролитические гигрометры с подогревом.

Измерение атмосферного давления. Барометры.
Атмосферное давление является ключевым показателем необходимым для прогнозирования погоды, кроме того его колебания и величина оказывают большое влияние на состояние сосудистой системы, функцию дыхания, и газовый обмен человека.
1644 – Евангелиста Торричелли (Италия): изобретает ртутный барометр.
1843 – Люсьен Види: изобретение барометра-анероида.
Ртутные барометры применяются для точных измерений в метеобюро. Средняя высота ртутного столба в барометре на уровне моря составляет около 760 мм.
Барометр-анероид представляет собой гофрированную тонкостенную металлическую коробку, из которой частично откачан воздух. При понижении давления коробка увеличивается, а при повышении сжимается. Прикрепленный указатель фиксирует эти изменения. Барометры-анероиды наиболее распространенный класс барометров, они легкие и удобные в использовании и транспортировке. Используются в современных бытовых аналоговых и цифровых метеостанциях и бытовых барометрах. В цифровых метеостанциях применяется электронный барометр-анероид чувствительным элементом которого, является кварцевая мембрана.

Измерения температуры, влажности, точки росы, атмосферного давления являются основными параметрами характеризующими состояние погоды и необходимые для прогнозирования. Профессиональные домашние метеостанции с помощью специальных измерительных датчиков могут дополнительно получать данные о количестве выпавших осадков, силе и направлении ветра, интенсивности УФ-излучения.

СОЗДАНИЯ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

Метеорология, как одна из древнейших наук, началась с визуальных наблюдений за погодой. С появлением письменности человек стал отмечать наиболее важные явления погоды. До нас дошли записи о погоде, произведенные за многие сотни лет до нашей эры. Весь период наблюдений за метеорологическими элементами можно разделить на две неравные части: неинструментальные, визуальные наблюдения и инструментальные. Неинструментальные наблюдения за многими элементами с записью их велись в России с середины XVII века, когда по приказу царя Алексея Михайловича были начаты ежедневные записи погоды в Москве. Инструментальные метеорологические наблюдения проводятся в России с конца XVII века с появлением термометра и барометра. Однако сроки наблюдений тогда не совпадали, а шкалы приборов были самыми разнообразными. Инструментальные метеорологические наблюдения в России берут свое начало во времена организации Петром I морского флота. В 1696 году выстроенный в Воронеже флот получил приказ царя спуститься по Дону к Азовскому морю. Но корабли вынуждены были задержаться из-за обмеления донских гирл, вызванного сильными восточными ветрами. Разобравши обстоятельно с задержкой флота, Петр I приказал вести наблюдения за погодой. В этом же году в судовые журналы всей эскадры вносятся записи о погоде. Моряки, часто имеющие дело с суровыми погодными условиями и тропическими ураганами, первыми начали регулярно вести наблюдения по барометру. Они нередко убеждались в том, что надежнее всего можно предсказать по барометру сильные ветры и бури. Они же одними из первых начали использовать метеорологические наблюдения для прогнозов погоды.

Одним из первых метеорологических приборов был термометр, изобретенный Галилеем в 1597 году. Около 1641 года во Флоренции изготовлялись довольно совершенные термометры, наполненные спиртом и снабженные шкалой. Примерно в 1715 году уроженец Данцига физик Фаренгейт стал изготавливать ртутные термометры, которые давали согласные показатели со спиртовыми термометрами. Он впервые установил необходимость определения основных точек шкалы.

Фаренгейт, описывая свой способ изготовления термометров, указал, что для градуировки их он взял интервал между таянием льда и кипением воды. Интервал быв разделен на 180 градусов. В известной шкале Реомюра (1732г) промежуток между температурой таяния льда и кипением воды был разделен на 80 частей.

Одним из первых термометров, используемых в России, был термометр конструкции академика Л. Делиля, шкала которого была разделена от точки кипения воды до точки ее замерзания на 150 частей.

Шкала Реомюра была отменена в России при переходе на метрическую систему с 1 января 1870 года, когда Россия перешла на 100-градусную шкалу Цельсия. Профессор А.Цельсий предложил свой способ градуировки – деление шкалы между двумя хорошо известными нам постоянными точками на 100 градусов. При градуировки термометра он уже учитывал влияние давления воздуха на температуру кипения.

Наряду с термометром стали использовать прибор для измерения атмосферного давления – барометр, для наблюдения за влажностью воздуха использовались различные типы гигрометров.

История простейшего из всех метеорологических приборов – дождемера – начинается гораздо раньше, чем история создания барометра и термометра. Здесь не потребовалось ни открытия сложнейших законов, ни разработки теории. Первые точные измерения были сделаны в странах Востока. Уже в XVI веке конструкция дождемеров приблизилась к современной. Совершенствование прибора шло по пути борьбы с выдуванием или надуванием осадков, в России, главным образом, твердых.

Кapдинaл Никoлac дa Кузa (1401-1464) был пepвым, ктo paзpaбoтaл пpибop для измepeния влaжнocти. Он вcтpeтилcя c этoй пpoблeмoй в тopгoвлe шepcтью, пocкoльку cтo¬имocть шepcти зaвиceлa oт ee вeca. Пoкупaтeли шepcти быcтpo cooбpaзили, чтo oднo и тo жe кoличecтвo мoжнo пpoдaть пo бoльшeй цeнe вo вpeмя дoждливыx днeй. Пoэ¬тoму, пpoдaвцы ждaли дoждeй, a пoкупaтeли cуxиx днeй. Для oпpeдeлeния cпpa¬вeдливoй cтoимocти, кapдинaл Никoлac дe Кузa изoбpeл пepвый инcтpумeнт для oпpeдeлeния coдepжaния влaги. Он иcпoльзoвaл вecы, пoлoжив бoльшee кoличecтвo шep¬cти нa oдну чaшу, a нa дpугую кaмни, paвныe шepcти пo вe¬cу. Пpи кaждoй пpoдaжe, oн клaл тaкoe кoличecтвo дoпoл¬нитeльныx кaмнeй нa чaшу вecoв, чтo paвнoвecиe coxpaня¬лocь. Зaтeм пo кoличecтву дoпoлнитeльныx кaмнeй oпpe¬дeлялocь кoличecтвo жидкocти в шepcти. Пocлe этoгo пoку¬пaтeли и пpoдaвцы мoгли нaчaть дoгoвapивaтьcя o цeнe нa шepcть. Нeмeцкий мaтeмaтик Иoгaнн Гeнpиx Лaмбepт (1728-1777) пpeдлoжил нaзывaть любoй пpибop, измepяющий влaжнocть гидpoмeтpoм (пoзднee oн был пe¬peимeнoвaн в гигpoмeтp). В 1774г. Лaмбepт изoбpeл мexa¬низм, в кoтopoм иcпoльзoвaл нaтуpaльную кoжу в кaчec¬твe измepяющeгo элeмeнтa. Тaкжe Иoгaнн Лaмбepт был пepвым, ктo вывeл зaвиcимocть мeжду тeмпepaтуpoй и влaжнocтью (oтнocитeльнaя влaжнocть). Дecaуccуp (1740-1799) изoбpeл вoлocянoй гигpoмeтp в 1783 г. В этиx измepитeльныx пpибopax иcпoльзуeтcя чeлo¬вeчecкий вoлoc, пpичeм cчитaлocь, чтo cвeтлый вoлoc бoль¬шe пoдxoдит для этoгo. Пpиpoдный cocтaв чeлoвeчecкoгo вoлoca вeдeт к oшибкe в измepeнии тoлькo нa 2.5%, тaким oбpaзoм, пpoмышлeнныe вoлocяныe гигpoмeтpы имeют пoгpeшнocть в +/- 2.5%.

Пpи измepeнии oтнocитeльнoй влaжнocти измepяeтcя кoли¬чecтвo пapa в вoздуxe, чтo выpaжaeтcя в пpoцeнтax мaкcиму¬мa пapa, кoтopый мoжeт coдepжaтьcя в вoздуxe пpи тeкущeй тeмпepaтуpe. Здecь тeмпepaтуpa имeeт бoльшую вaжнocть, нaпpимep, ecли гигpoмeтp пoкaзывaeт 50% влaжнocти пpи тeмпepaтуpe 30 °С , a пoтoм тeмпepaтуpa пoнижaeтcя, тo oтнo¬cитeльнaя влaжнocть будeт увeличивaтьcя, тaким oбpaзoм чeм xoлoднee вoздуx, тeм мeньшe влaги oн мoжeт удepживaть.

Скорость ветра долгое время определялась на глаз, а направление по компасу. В середине XIX века для определения ветра стали применятся флюгарки, а в начале 80-х годов XIX века для определения скорости ветра были введены анемометры; почти одновременно с этим на станциях стали появляться и анемографы.

Первыми наблюдателями за облаками были землепашцы и пастухи. Однако внимание этих наблюдателей привлекали лишь те облака, из которых шел дождь или снег. Первая общепринятая классификация облаков была предложена английским метеорологом-любителем Л. Говардом. Классификация облаков в течение длительного времени развивалась и дополнялась.

Это лишь краткая история появления и развития первых основных метеорологических приборов. На смену старым приборам пришли новые, позволяющие измерять метеорологические параметры автоматически. Однако и приборы, созданные в прошлом до сих пор служат метеорологии.

ЧТО ТАКОЕ ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ?

Относительная влажность определяется как отношение текущего содержания водяного пара в газе к максимально возможному значению содержания водяного пара при данной температуре.

Максимально возможное значение содержания водяных паров зависит от температуры воздуха. Чем выше температура, тем выше это значение. Значение, соответствующее максимальному насыщению водяными парами - 100%.

Согласно EPA (США), относительная влажность, рекомендованная для помещений - 30 - 50%. Но поддерживать влажность на таком уровне не так просто. Зимой, в отопительный период, воздух чрезвычайно пересушен. Влажность может падать до 5%, что очень негативно сказывается на человеческом организме.

Чтобы избежать негативных последствий стоит держать влажность в Вашем доме под контролем. Для этого созданы специальные приборы - гигрометры, измерители влажности.

"Абсолютная влажность" — это количество водяных паров на единицу объема воздуха, то есть от определенное количество частиц в кубическом метре воздуха. Но чисто практически это нам ни о чем не говорит. Понятие "четыре единицы на кубический метр" обывателю ничего не говорит о том, сухой или влажный это воздух. Чем больше влаги всего тела уходит в воздух, тем лучше человек себя чувствует. Интенсивность испарения воздуха зависит от температуры, а абсолютная влажность как раз ничего не говорит об этой характеристике воздуха.

Относительная влажность выражается в процентах. Относительная влажность в сто процентов означает состояние полного насыщения воздуха или полностью заполненного данного воздушного пространства водяным паром. Чем выше температура, тем больше водяных паров содержит воздух.

Таким образом, в жаркий день относительная влажность в 90% означает, что в воздухе присутствует огромное количество влаги, и в такой день самочувствие будет неудовлетворительным.

Для измерения влажности воздуха применяются различные подходы, а следовательно, и различные измерительные приборы.

ПСИХРОМЕТРИЧЕСКОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА

Психрометры устанавливают значение относительной влажности воздуха с помощью разниц температур между сухим и увлажненным воздухом; их действие основано на принципе теплообмена. Психрометры состоят из двух вентилируемых датчиков температуры, причем один из датчиков увлажняется с помощью пропитанной влагой ткани. Проходящие потоки воздуха в зависимости от своей температуры и содержания влаги отдают окружающему воздуху определенное количество водяного пара. Увлажненный температурный датчик охлаждается за счет испарения. Разница температур (психрометрическая разница температур) между датчиками температур и есть значение относительной влажности воздуха. Одновременно существует возможность с помощью психрометрических таблиц установить абсолютную влажность воздуха, точку росы и давление водяного пара.

ГИГРОМЕТРИЧЕСКОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА

Гигрометры и гигрографы служат для измерения влажности воздуха и основаны на гигроскопических свойствах волоса или специальным образом обработанного синтетического волокна, которые растягиваются с увеличением влажности воздуха. Зависящее от влажности изменение длины волоса фиксируется с помощью точных приборов и сообщается стрелке или самописцу.

В отличие от натурального, синтетический волос выдерживает большие температуры (0 – 110 °C) и менее чувствителен к загрязнению. Поэтому в промышленности преимущественно используются приборы с синтетическим волосом.

Гигрометрическое свойство волоса применяется также в датчиках влажности и гигростатах, которые преобразуют значение удлинения волоса в зависимости от влажности воздуха в сигналы тока/напряжения/сопротивления.

ЕМКОСТНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА

Емкостной датчик для измерения влажности воздуха основан на зависящем от нее изменении емкости конденсатора с тонкой полимерной пленкой в качестве диэлектрика, который закрепляется на твердом стеклянном кристаллоносителе. В зависимости от влажности окружающей среды полимерная пленка поглощает или выделяет молекулы воды. Это изменяет диэлектрические свойства пленки, а значит, и емкость конденсатора. Изменение емкости конденсатора пропорционально изменению относительной влажности воздуха. Это значение преобразуется в стандартные сигналы измеряющим усилителем. Емкостные датчики влажности воздуха очень быстро реагируют на ее изменения и могут частично применяться при температурах от - 40 до +180 °C. Точность изменения лежит в пределах ±2 и ±5 % относительной влажности.

ВЕЛИЧИНЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА:

абсолютная влажность воздуха - количество содержащегося в воздухе водяного пара, [г/кг];
максимальная влажность воздуха (граница насыщения) - количество водяного пара, который может содержаться в воздухе при определенной температуре (максимальное значение влажности воздуха при заданной температуре), [г/м]. При повышении температуры увеличивается и поглощающая способность воздуха;
давление пара - давление, которое оказывает водяной пар, содержащийся в воздухе (давление водяного пара как часть атмосферного давления), [Па];
давление насыщенного пара - давление, которое может оказывать водяной пар при определенной температуре (максимально возможное значение давления пара), [Па]. Так как поглощающая способность воздуха увеличивается с повышением температуры, то давление насыщенного пара также увеличивается;
дефицит влажности - разница между давлением насыщенного пара и давлением пара [Па], т.е. между максимальной и абсолютной влажностью воздуха [г/м];
относительная влажность воздуха - отношение давления пара к давлению насыщенного пара, т. е. абсолютной влажности воздуха к максимальной [% относительной влажности];
точка росы - температура воздуха, при которой воздух насыщается паром [°C]. Относительная влажность воздуха составляет 100%. С дальнейшим притоком водяного пара или при охлаждении воздуха появляется конденсат;
удельная влажность - вес водяного пара в граммах на килограмм увлажненного воздуха [г/кг], т.е. отношение масс водяного пара и увлажненного воздуха;
соотношение компонентов смеси (содержание водяного пара) - вес водяного пара в граммах на килограмм сухого воздуха [г/кг], т. е. соотношение масс водяного пара и сухого воздуха.

АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ

В состоянии покоя воздух оказывает на любую плоскость давление, направленное перпендикулярно к этой плоскости. Статическое давление атмосферы, возникающее на поверхности земли, называется атмосферным давлением, под которым подразумевается вес столба воздуха, который простирается от поверхности земли до верхних слоев атмосферы. Атмосферное давление измеряется в гектопаскалях или миллиметрах ртутного столба. При нормальных условиях считается: 1 мм рт. ст. = 1,3332 гПа. Для измерения атмосферного давления применяются анероидные барометры, в которых при изменении давления воздуха происходит деформация плоской герметичной металлической капсулы.

АБСОЛЮТНОЕ ДАВЛЕНИЕ И ДАВЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО УРОВНЯ МОРЯ

С увеличением высоты столб воздуха, давящий на поверхность земли, уменьшается, и, соответственно, уменьшается абсолютное атмосферное давление. Изменение высоты на 8 метров соответствует изменению давления на 1 гПа. Для получения сопоставимых значений атмосферного давления при наблюдении за изменениями погоды все измерения проводятся на уровне моря (нулевая отметка). Таким образом, при высоте местности, отличной от уровня моря, необходимо корректировать полученные данные. Пересчет полученного значения абсолютного давления в соответствии с высотой относительно уровня моря проводится путем сложения разности давлений, соответствующей разности высот.

«Гигрометр-- прибор для измерения влажности воздуха.

Существует несколько типов гигрометров, действие которых основано на различных принципах: весовой, волосной, плёночный и др.Не смотря на разновидность гигрометров самым популярным остаётся психометрический.

Формула для вычисление влажности очень большая и поэтому в наше современное время требуется ускорить процесс получения данных о влажности воздуха. Исходя из этого, есть необходимость создания автоматизированной системы определения относительной влажности. Актуальность работы: в том что при помощи программы мы можем оперативно и удобно определить относительную влажность помещения.

Цель работы: Создание методики разработки алгоритма автоматизированной системы определения относительной влажности

Объект исследования: Гигрометр ВИТ-1 .

Предмет исследования: программа для расчета относительно влажности

Анализ семейство гигрометров;

Анализ разработки алгоритма;

Создание программы для вычисления относительной влажности.

История возникновения и развития Гигрометра

Шкала Реомюра была отменена в России при переходе на метрическую систему с 1 января 1870 года, когда Россия перешла на 100-градусную шкалу Цельсия. Профессор А.Цельсий предложил свой способ градуировки - деление шкалы между двумя хорошо известными нам постоянными точками на 100 градусов. При градуировки термометра он уже учитывал влияние давления воздуха на температуру кипения.

Наряду с термометром стали использовать прибор для измерения атмосферного давления - барометр, для наблюдения за влажностью воздуха использовались различные типы гигрометров.

История простейшего из всех метеорологических приборов - дождемера - начинается гораздо раньше, чем история создания барометра и термометра. Здесь не потребовалось ни открытия сложнейших законов, ни разработки теории. Первые точные измерения были сделаны в странах Востока. Уже в XVI веке конструкция дождемеров приблизилась к современной. Совершенствование прибора шло по пути борьбы с выдуванием или надуванием осадков, в России, главным образом, твердых.

Кapдинaл Никoлac дa Кузa (1401-1464) был пepвым, ктo paзpaбoтaл пpибop для измерениявлажности. Он вcтpeтилcя c этoй пpoблeмoй в тopгoвлe шepcтью, пocкoльку стоимость шepcти зaвиceлa oт ee вeca. Пoкупaтeли шepcти быcтpo cooбpaзили, чтo oднo и тo жe кoличecтвo мoжнo пpoдaть пo бoльшeй цeнe вo вpeмя дoждливыx днeй. Пoэтoму, пpoдaвцы ждaли дoждeй, a пoкупaтeли cуxиx днeй. Для oпpeдeлeния cпpaвeдливoй cтoимocти, кapдинaл Никoлac дe Кузa изoбpeл пepвый инcтpумeнт для oпpeдeлeния coдepжaния влaги. Он иcпoльзoвaл вecы, пoлoжив бoльшee кoличecтвo шepcти нa oдну чaшу, a нa дpугую кaмни, paвныe шepcти пo вecу. Пpи кaждoй пpoдaжe, oн клaл тaкoe кoличecтвo дoпoл¬нитeльныx кaмнeй нa чaшу вecoв, чтo paвнoвecиe coxpaнялocь. Зaтeм пo кoличecтву дoпoлнитeльныx кaмнeй oпpeдeлялocь кoличecтвo жидкocти в шepcти. Пocлe этoгo пoкупaтeли и пpoдaвцы мoгли нaчaть дoгoвapивaтьcя o цeнe нa шepcть. Нeмeцкий мaтeмaтик Иoгaнн Гeнpиx Лaмбepт (1728-1777) пpeдлoжил нaзывaть любoй пpибop, измepяющий влaжнocть гидpoмeтpoм (пoзднee oн был пe¬peимeнoвaн в гигpoмeтp). В 1774г. Лaмбepт изoбpeл мexaнизм, в кoтopoм иcпoльзoвaл нaтуpaльную кoжу в кaчec¬твe измepяющeгo элeмeнтa. Тaкжe Иoгaнн Лaмбepт был пepвым, ктo вывeл зaвиcимocть мeжду тeмпepaтуpoй и влaжнocтью (oтнocитeльнaя влaжнocть). Дecaуccуp (1740-1799) изoбpeл вoлocянoй гигpoмeтp в 1783 г. В этиx измepитeльныx пpибopax иcпoльзуeтcя чeлoвeчecкий вoлoc, пpичeм cчитaлocь, чтo cвeтлый вoлoc бoльшe пoдxoдит для этoгo. Пpиpoдный cocтaв чeлoвeчecкoгo вoлoca вeдeт к oшибкe в измepeнии тoлькo нa 2.5%, тaким oбpaзoм, пpoмышлeнныe вoлocяныe гигpoмeтpы имeют пoгpeшнocть в +/- 2.5%.

Гигрометр предназначен для измерения относительной влажности воздуха на метеорологических станциях.

Принцип действия основан на способности обезжиренного человеческого волоса изменять свою длину при изменении влажности окружающего воздуха. В 1783 г. Соссюр впервые построил гигрометр, применив обезжиренный волос в качестве чувствительного элемента.

Удлинение волоса AL при изменении относительной влажности от 0 до 100% составляет 2,5% его длины L и происходит нелинейно:

Для разных волос эта зависимость варьирует (особенно при высокой влажности). Поэтому волосы для гигрометра отбираются, а затем подвергаются специальной химической и механической обработке.

Прибор состоит из чувствительного элемента, передаточного механизма, стрелки, шкалы и металлической рамки, на которой закреплены детали прибора. Чувствительным элементом служит обезжиренный человеческий волос.

На шкале нанесены неравномерно 100 делений, уменьшающихся от 0 до 100.

Рис. 93. Конструкция гигрометра волосного (а) и узлы крепления волоса к рамке (б) и стрелке (в):

1 - рамка; 2 - стрелка;
3 - хвостовик; 4 - скоба; 5 - гайка; б - контргайка; 7 - винт; 8 - рамка; 9 - шкала; 10- волос;
11 - ось; 12 - грузик;
13 - кулачок; 14 - винт; 15 - стерженек

Работа с прибором

Волосной гигрометр устанавливается в психрометрической будке вместе с психрометром и крепится на штативе между сухими и смоченным термометрами.

При увеличении относительной влажности волос удлиняется, и стрелка под действием грузика поворачивается вправо, при уменьшении длины волос сокращается и поворачивает стрелку влево.

Отсчеты по волосному гигрометру делаются в целых делениях его шкалы. При каждом отсчете по волосному гигрометру необходимо проверить, не испытывает ли ось стрелки большого трения в цапфах. Для этой цели после отсчета отводят карандашом стрелку гигрометра немного влево и проверяют, возвращается ли она в начальное положение. Конец стрелки должен перемещаться вдоль шкалы вблизи нее, но не задевая ее.

Рис. 94. График для определения поправок к показаниям гигрометра

Волосной гигрометр является относительным прибором, но в зимнее время (при температурах ниже -100°С) он является основным прибором, по которому определяется влажность воздуха. Чтобы получить действительную относительную влажность, необходимо в показания гигрометра ввести поправки, которые находят путем сравнения показаний гигрометра с показаниями психрометра в течение 1- 1,5 месяца до наступления устойчивых морозов. Эти поправки для разных значений влажности находят графическим методом. Для этого на специальном бланке-графике, на оси абсцисс которого нанесена шкала, начиная от 100%, для значений влажности, полученных по гигрометру, а на оси ординат - шкала для значений относительной влажности, полученных по психрометру, наносят точки, соответствующие значениям относительной влажности, одновременно полученным по психрометру и гигрометру.

Если точки в отдельных случаях будут совпадать, то они отмечаются, как обычно в таких случаях, черточками по числу совпадений. Если приборы исправны и измерения проводились правильно, точки располагаются в узкой полоске. На глаз определяют среднюю линию, относительно которой точки располагаются по обе стороны равномерно, и проводят ее карандашом. Пользуясь этим графиком, для любого показания гигрометра можно найти соответствующее значение относительной влажности.

В зимнее время гигрометр иногда покрывается изморозью, льдом или снегом. В этих случаях гигрометр приходится снимать и переносить в теплое помещение, чтобы дать ему оттаять и обсохнуть (при этом нельзя помещать его вблизи высокотемпературных источников тепла).

Гигро́метр (греч. ὑγρός «жидкий» + μετρέω «измеряю») — измерительный прибор, предназначенный для определения влажности воздуха. Существует несколько типов гигрометров (весовой, волосной, плёночный и другие), действие которых основано на различных принципах.

Содержание

1 Виды гигрометров
- 1.1 Электронные гигрометры
2 См. также
3 Ссылки

Виды гигрометров

Весовой (абсолютный) гигрометр состоит из системы U-образных трубок, наполненных гигроскопическим веществом, способным поглощать влагу из воздуха. Через эту систему насосом протягивают некоторое количество воздуха, влажность которого определяют. Зная массу системы до и после измерения, а также объём пропущенного воздуха, находят абсолютную влажность.
Действие волосного гигрометра основано на свойстве обезжиренного волоса, способного изменять свою длину при изменении влажности воздуха, что позволяет измерять относительную влажность от 30 до 100 %. Волос натянут на металлическую рамку. Изменение длины волоса передаётся стрелке, перемещающейся вдоль шкалы (см. иллюстрацию).
Плёночный гигрометр имеет чувствительный элемент из органической плёнки, которая растягивается при повышении влажности и сжимается при понижении. Изменение положения центра плёночной мембраны передаётся стрелке. Волосной и плёночный гигрометр в зимнее время являются основными приборами для измерения влажности воздуха. Показания волосного и плёночного гигрометра периодически сравниваются с показаниями более точного прибора — психрометра, который также применяется для измерения влажности воздуха.
В электролитическом гигрометре пластинку из электроизоляционного материала (стекло, полистирол) покрывают гигроскопическим слоем электролита — хлористого лития — со связующим материалом. При изменении влажности воздуха меняется концентрация электролита, а следовательно, и его сопротивление; недостаток этого гигрометра — зависимость показаний от температуры.
Действие керамического гигрометра основано на зависимости от влажности воздуха электрического сопротивления твёрдой и пористой керамической массы: смесь глины, кремния, каолина и некоторых окислов металла.
Конденсационный гигрометр определяет точку росы по температуре охлаждаемого металлического зеркальца в момент появления на нём следов воды (или льда), конденсирующейся из окружающего воздуха, и состоит из устройства для охлаждения зеркальца, оптического или электрического устройства, фиксирующего момент конденсации, и термометра, измеряющего температуру зеркальца. В современных конденсационных гигрометрах для охлаждения зеркальца пользуются полупроводниковым элементом, принцип действия которого основан на эффекте Пельтье, а температура зеркальца измеряется вмонтированным в него проволочным сопротивлением или полупроводниковым микро-термометром. Конденсационные гигрометры используются для определения точки росы в газовых средах (не только в воздухе).
Электронный гигрометр.
Психрометрический гигрометр.

Электронные гигрометры

Электронные гигрометры могут использовать различные принципы:

оптоэлектронные — измерение точки росы при помощи охлажденного зеркала (зеркало замораживается, затем постепенно нагревается, так и определяется точка росы);
ёмкостные — измеряют изменение емкости полимерного или металоксидного конденсатора (измеряют только от 5 % до 95 %, стареют, зато от температуры почти не зависят);
резистивные — используют эффект изменения проводимости солей или проводящих полимеров в зависимости от влажности
измеряющие проводимость воздуха (измеряют абсолютную влажность, для вычисления относительной влажности требуется также измерение температуры).

Читайте также: