Как работи датчик за влажност

Влажността, мярка за водна пара във въздуха, е една от променливите, измерени в основната метеорология. Всъщност има няколко различни вида влажност, но това, което повечето хора имат предвид, когато говорят за "влажност", е относителната влажност. Относителната влажност се определя от Наръчника на инженерите по химични технологии на Perry като "съотношението на частичното налягане на водната пара в сместа до налягането на наситените пари на водата при предписано температура. "

С други думи, относителната влажност е непряк начин за измерване на това колко водна пара е във въздуха за даден момент, в сравнение с това колко водна пара въздухът може да задържи максимум. Изразява се като процент. Когато относителната влажност достигне 100 процента, водната пара във въздуха започва да се кондензира обратно в течна вода: Ще вали.

Полезно е да се знае относителната влажност, защото тя дава представа за това колко „мокър“ се чувства въздухът. Ниската относителна влажност може да доведе до суха кожа, сърбеж и жажда. Високата относителна влажност кара студените температури да се чувстват по-студени, а горещите - по-горещи. Когато времето е много горещо, високата влажност уврежда способността на тялото да се охлажда чрез изпотяване. Относителната влажност също оказва влияние върху деликатни машини като компютърни платки и върху развитието на микроорганизми и гъбички. Вътре в дома високата влажност прави плесента по-вероятно да се развие, докато ниската влажност улеснява разпространението на грипния вирус.

Поради всички тези причини и повече е полезно да се знае относителната влажност. Заедно, всеки от инструментите, използвани за измерване на влажност, се нарича хигрометър, манометър.

Един от най-прецизните и модерни видове влагомери се нарича „влагомер на охлажданата огледална точка на оросяване“. Огледалото се охлажда, което води до образуване на конденз на повърхността му. Колкото по-висока е относителната влажност, толкова повече се образува конденз. Това се измерва с помощта на оптичен сензор, който открива капчиците, изкривяващи гладката повърхност на огледалото. Тези влагомери са електронни устройства, които изискват специална експертиза за изграждане.

Първият известен хигрометър е изобретен преди около 500 години от Леонардо да Винчи. Той измисли идеята да претегли топка вълна, чието тегло ще се променя в зависимост от влагата във въздуха. Това не беше много ефективен дизайн и щеше да мине много време, преди относителната влажност да може да бъде измерена точно.

Преди малко повече от 200 години учен на име Хорас Бенедикт дьо Сосюр изобретил хигрометър, включващ кичур коса, от хора или животни. В зависимост от относителната влажност, косата ще се свие или расте на дължина с много малко количество, като расте по-дълго при висока влажност и ще се свие при ниска влажност. Когато косата е поставена под напрежение, тази промяна може да бъде измерена. Тези така наречени "влагомери за коса" се използват и до днес.

Най-известният тип хигрометър се нарича „психрометър“. (Психрометрията е област на инженерството, занимаваща се със свойствата на смесите от газ и пари. "Psychro" е гръцки корен, което означава "студ.") Психрометърът работи, като използва два термометра в тандем. Един от термометрите непрекъснато се поддържа мокър, като се покрива с нещо като мокра кърпа. Докато водата се изпарява от кърпата, тя абсорбира енергия, понижавайки температурата в непосредствена близост. (Това е същата причина, поради която в банския ви е студено, след като излезете от плувен басейн или хидромасажна вана.) Това спадът на температурата се измерва с мокрия термометър, който записва по-ниска температура от него би се.

Другият термометър остава сух и се използва като еталон. Той измерва действителната температура на въздуха. Тогава относителната влажност може да бъде изчислена чрез измерване на разликата в температурните показания между тези два термометра. Ако температурната разлика е ниска, относителната влажност трябва да е висока, защото това означава, че по-малко вода е в състояние изпарява се от кърпата, покриваща мокрия термометър, което от своя страна означава, че във въздуха вече има много вода то. По същия начин, ако температурната разлика е висока, относителната влажност трябва да е ниска, тъй като повече вода може да се изпари от кърпата.

Психрометрите са ефективни само ако са много точно калибрирани и трябва да се калибрират често.