Как работает датчик влажности

Влажность, мера водяного пара в воздухе, является одной из переменных, измеряемых в базовой метеорологии. На самом деле существует несколько различных типов влажности, но большинство людей, говоря о влажности, имеют в виду относительную влажность. Относительная влажность определяется Perry's Chemical Engineers 'Handbook как «отношение частичного давление водяного пара в смеси до давления насыщенного пара воды при заданной температура ».

Другими словами, относительная влажность - это косвенный способ измерения количества водяного пара в воздухе в данный момент времени по сравнению с максимальным количеством водяного пара, которое воздух может удерживать. Выражается в процентах. Когда относительная влажность достигает 100 процентов, водяной пар в воздухе начинает конденсироваться обратно в жидкую воду: пойдет дождь.

Полезно знать относительную влажность, потому что она дает представление о том, насколько «влажным» кажется воздух. Низкая относительная влажность может вызвать сухость кожи, зуд и жажду. Из-за высокой относительной влажности низкие температуры кажутся более низкими, а высокие - более высокими. В очень жаркую погоду высокая влажность снижает способность тела остывать за счет потоотделения. Относительная влажность также влияет на хрупкое оборудование, такое как компьютерные платы, а также на развитие микроорганизмов и грибков. Внутри дома высокая влажность увеличивает вероятность развития плесени, а низкая влажность способствует распространению вируса гриппа.

По всем этим и другим причинам полезно знать об относительной влажности. В совокупности любой из инструментов, используемых для измерения влажности, называется гигрометром, датчиком влажности.

Один из самых точных и современных гигрометров называется «гигрометр точки росы с охлаждаемым зеркалом». Зеркало охлаждается, что приводит к образованию конденсата на его поверхности. Чем выше относительная влажность, тем больше конденсата. Это измеряется с помощью оптического датчика, который обнаруживает капли, искажающие гладкую поверхность зеркала. Эти гигрометры представляют собой электронные устройства, для создания которых требуется специальный опыт.

Первый известный гигрометр был изобретен около 500 лет назад Леонардо да Винчи. Ему пришла в голову идея взвесить клубок шерсти, вес которого будет меняться в зависимости от влажности воздуха. Это была не очень эффективная конструкция, и потребуется много времени, прежде чем можно будет точно измерить относительную влажность.

Чуть более 200 лет назад ученый по имени Гораций Бенедикт де Соссюр изобрел гигрометр с прядью волос человека или животных. В зависимости от относительной влажности волосы будут сокращаться или вырастать в длину на очень небольшую величину, становясь длиннее при высокой влажности и сужаясь при низкой влажности. Когда волосы находятся под напряжением, это изменение можно измерить. Эти так называемые «волосяные гигрометры» используются до сих пор.

Самый известный тип гигрометра называется «психрометр». (Психрометрия - это область инженерии, изучающая свойства смесей газа и пара. «Психро» - это греческий корень, означающий «холод». Психрометр работает с использованием двух термометров в тандеме. Один из термометров постоянно поддерживают во влажном состоянии, накрыв его чем-то вроде влажной ткани. Когда вода испаряется с ткани, она поглощает энергию, снижая температуру в непосредственной близости. (По той же причине ваш купальник кажется холодным после того, как вы вышли из бассейна или гидромассажной ванны.) падение температуры измеряется влажным термометром, который регистрирует более низкую температуру, чем в противном случае было бы.

Другой термометр остается сухим и используется в качестве эталона. Он измеряет фактическую температуру воздуха. Затем можно рассчитать относительную влажность, измерив разницу в показаниях температуры между этими двумя термометрами. Если разница температур низкая, тогда относительная влажность должна быть высокой, потому что это означает, что меньше воды может испаряются с ткани, покрывающей влажный термометр, что, в свою очередь, означает, что в воздухе уже содержится много воды. Это. Аналогичным образом, если разница температур велика, относительная влажность должна быть низкой, поскольку с ткани может испаряться больше воды.

Психрометры эффективны только в том случае, если они очень точно откалиброваны, и их необходимо часто калибровать.