Волосяной гигрометр

Для измерения относительной влажности имеются специальные приборы: психрометр, волосяной и электрический гигрометры.

Психрометр состоит из двух термометров, один из которых имеет шарик, обернутый мокрой тканью. Такой термометр называют термометром с мокрым шариком, а другой — термометром с сухим шариком. При любой относительной влажности воздуха, значения которой ниже 100%, вода с мокрого шарика будет испаряться. Чем ниже относительная влажность воздуха, тем быстрее скорость испарения. Когда вода испаряется, она поглощает тепло, вызывая охлаждение мокрого шарика. Поэтому на термометре с мокрым шариком будут более низкие показания температуры, чем на термометре с сухим шариком, во всех случаях при значениях относительной влажности меньше 100%.

Снижение относительной влажности способствует увеличению эффекта охлаждения и снижению температуры на термометре с мокрым шариком. Различие между показаниями температуры термометров с мокрым и сухим шариками называется «депрессией мокрого шарика». По показаниям термометров с помощью психрометрической таблицы находят относительную влажность воздуха. В таблице дана относительная влажность, соответствующая любому показанию термометра с сухим шариком и значениям депрессии мокрого шарика.

Психрометр — очень точный прибор, его часто используют для калибровки других типов гигрометров.

Волосяной гигрометр содержит ряд волосков, усадка и вытяжка которых изменяется с изменением относительной влажности воздуха. Волоски присоединены к механизму, который двигает указатель по шкале. Такой гигрометр показывает непосредственно относительную влажность воздуха, поэтому таблицы для пересчета здесь не нужны.

Волосяной гигрометр мало чувствителен к быстрым изменениям относительной влажности воздуха.

Электрический гигрометр имеет элемент, который изменяет электрическое сопротивление с изменением относительной влажности. Электрический счетчик измеряет изменения, которые возникают, и может показывать относительную влажность непосредственно на шкале счетчика. Этот прибор очень дорогой, но он быстро реагирует на любое изменение относительной влажности.

М-21А

Назначение

Гигрографы М-21А предназначены для измерения и регистрации относительной влажности воздуха на метеорологических станциях, в помещениях промышленных, складского типа, хранилищах и т. п.

Принцип действия, устройство и порядок работы

Принцип действия гигрографа основан на свойстве обезжиренного женского волоса изменять свою длину с изменением относительной влажности воздуха.

Гигрограф состоит из следующих сборочных единиц (рис. 1 и 2):

1) чувствительного элемента — пучка обезжиренных женских волос 7, защищенного от повреждений специальной защитой 12;

2) передаточного механизма 3, состоящего из системы дуг с осями;

3) регистрирующей части, состоящей из стрелки с пером (11) и барабана с часовым механизмом (1);

4) кожуха (13), состоящего из основания и откидной крышки.

Изменение длины пучка волос преобразуется с помощью передаточного механизма в перемещение стрелки с пером по диаграммному бланку.

При увеличении относительной влажности воздуха пучок волос удлиняется и стрелка с пером перемещается вверх, а при уменьшении — опускается вниз.

Концы пучка волос заделаны в специальные втулки 6, укрепленные в кронштейне 5. Пучок волос с помощью крючка соединен с осью, на которой укреплена большая дуга.

Цилиндрический противовес 4 удерживает пучок волос в натянутом состоянии. Механизм прибора смонтирован на основной плате 10.

Вращение барабана с надетым на него диаграммным бланком осуществляется часовым механизмом (недельным или суточным), который размещен внутри барабана и вращается вместе с ним вокруг центральной оси, неподвижно закрепленной на основной плате прибора.

Часовой механизм заводится специальным ключом 2.

Рис. 1. Гигрограф М-21А

Рис. 2. Механизм гигрографа

Отвод стрелки с пером 11 от барабана часового механизма 1 для прекращения записи и съема часового механизма при смене диаграммных бланков осуществляется поворотом отвода стрелки 9 против часовой стрелки до упора.

Опускание пера на поверхность барабана осуществляется поворотом отвода в обратном направлении.

Гигрограф снабжен приспособлением — отметчиком, дающим возможность, не открывая крышки, делать на диаграммном бланке отметки (засечки) времени наблюдений. Отметки времени производятся легким нажимом на кнопку отметчика, находящегося на торцевой стенке корпуса.

Установка пера стрелки на требуемое деление диаграммного бланка осуществляется вращением установочного винта 8.

Основная плата 10 гигрографа, на которой смонтированы все его узлы и механизмы, прикреплена к основанию корпуса 13.

Запирание откидной крышки кожуха с его основанием обеспечивается пружинным замком.

При открывании и запирании кожуха необходимо предварительно нажать на защелку замка.

При получении гигрографа проверить его комплектность, осмотреть и убедиться в отсутствии повреждений.

Гигрограф при эксплуатации на метеостанции установить в психрометрической будке.

При эксплуатации в помещении гигрограф установить в месте, удаленном от источников тепла на расстояние не менее 1 м, и исключающем попадание на гигрограф прямых солнечных лучей.

При эксплуатации гигрографа не касаться пальцами пучка волос, а также не подвергать нагрузке стрелку или другие детали передаточного механизма.

Перед установкой гигрографа для эксплуатации:

  1. освободить стрелку;

  1. зацепить пучок волос за крючок передаточной системы;

  2. снять часовой механизм с центральной оси и освободить от смазки законсервированные части, тщательно протерев их мягкой тканью;

  1. завести часовой механизм;

  1. наложить на барабан часового механизма диаграммный бланк, предварительно обрезав его по линии обреза, и закрепить зажимом;

  1. установить механизм на центральную ось;

  1. наполнить перо чернилами ЧСП-1 и привести его в соприкосновение с диаграммным бланком;

  2. проверить качество записи на диаграммном бланке.

Перед введением в эксплуатацию и периодически в процессе эксплуатации, примерно два раза в год, производить сравнение показаний гигрографа с образцовым прибором влажности. Если обнаружится расхождение показаний на величину, превышающую ±10 %, производить юстировку гигрографа.

Юстировку гигрографа производить установкой стрелки на деление диаграммного бланка, соответствующее относительной влажности, определенной по образцовому прибору.

В процессе эксплуатации регулярно, примерно один раз в три месяца, производить регенерацию чувствительного элемента, для чего, осторожно пинцетом освободить пучок волос с крючка, затем мягкой кисточкой промыть пучок волос по всей длине дистиллированной водой. После просушки в комнатных условиях пучок волос надеть снова на крючок. Сверить показания гигрографа с образцовым прибором. Если обнаружится расхождение показаний на величину, превышающую ± 10%, производить юстировку гигрографа.

Показания гигрографа, превышающие 100%, считать равными 100% относительной влажности.

Технические данные

Гигрографы изготовляются двух типов:

М-21АС, суточные, с продолжительностью одного оборота отсчетного барабана 26 ч,

М-21АН, недельные, с продолжительностью одного оборота отсчетного барабана 176 ч.

Диапазон измерения и регистрации относительной влажности воздуха от 30 до 100 % при температуре окружающего воздуха от минус 35 до плюс 45 °С.

Основная абсолютная погрешность гигрографа при измерении и регистрации относительной влажности не более ±10 %.

Основная абсолютная погрешность часового механизма при регистрации времени не более для:

М-21АС — ±10 мин за 24 ч,

М-21АН — ±70 мин за 168 ч.

Вариации показаний гигрографа не более ±6 %.

Время установления показаний гигрографа не более 300 с.

Мгновенный суточный ход часового механизма гигрографа при температуре (20±5) °С не более ±5 мин.

Изменение показаний гигрографа, вызванное изменением температуры окружающего воздуха в диапазоне рабочих температур, не превышает ± 0,5%/°С.

Изменение мгновенного суточного хода, вызванное изменением температуры окружающего воздуха в диапазоне рабочих температур, не более ±3 с/°С.

Цена наименьшего горизонтального деления диаграммного бланка 15 мин — для суточного гигрографа и 2 ч — для недельного гигрографа.

Цена наименьшего вертикального деления диаграммного бланка 2 %.

Масса гигрографа не более 2,5 кг.

Габаритные размеры гигрографа не более 335240180 мм.

Гигрометр волосной

В одном из предыдущих параграфов мы рассказывали о том, что влажность воздуха можно измерять с помощью психрометрических термометров. Но при низкой температуре воздуха измерения становятся невозможными (для измерения влажности необходимы значения температуры смоченного термометра, а при низкой температуре вода замерзает). Вот тут-то на первый план выходит другой прибор для измерения влажности – гигрометр волосной метеорологический.

Основной частью прибора является обезжиренный человеческий волос (1). Действие гигрометра основано на свойстве такого волоса изменять свою длину в зависимости от величины относительной влажности воздуха.

Устройство гигрометра (схема)

Волос закрепляется на рамке со шкалой (2). В верхней части он неподвижно закреплен на регуляторе с гайкой (3). Регулятор служит для перевода стрелки (4), когда поправки к гигрометру становятся слишком большими (т.е. прибор показывает влажность больше, чем в действительности). В нижней части, волос крепится на кулачке (5). Кулачок, в свою очередь, крепится на стержне (6), на одном конце которого грузик (7), а на другом крепится стрелка. Грузик держит волос в постоянном натяжении.

При увеличении влажности, волос удлиняется, а при уменьшении — укорачивается. Эти изменения передаются стрелке, которая останавливается на делениях шкалы соответствующих влажности воздуха. Стоит заметить, что деления на шкале расположены неравномерно. При низких значениях влажности, расстояние между делениями больше, чем при высоких значениях. Это означает, что при низкой влажности длина волоса изменяется сильнее, чем при высокой.

В конце отметим, что измерения по волосному гигрометру производятся при температуре воздуха ниже -10°С.

Гигрометр – прибор, который определяет уровень влажности воздуха в окружающем пространстве и тем самым играет достаточно важную роль, так как от этого показателя во многом зависит самочувствие людей.

Особенно сильному влиянию влажности воздуха подвержены метеозависимые люди, астматики и сердечники. Необходимо поддерживать нормальный уровень показателя, а для того, чтобы следить за его изменениями, и используют гигрометр.

Первые гигрометры появились еще в 18 веке. До сегодняшнего дня они прошли долгий путь развития: от простейших механических до электронных и психрометрических.

Гигрометры бывают следующих видов:

  • волосной;
  • весовой;
  • керамический;
  • конденсационный;
  • электронный;
  • психрометрический (психрометр).

Рассмотрим более подробно технологию действия каждого вида устройства.

Волосной гигрометр

Волосные гигрометры работают на основе обычного волоса и его свойств. Волос может изменять свою длину при различной влажности воздуха. Он натягивается на дощечку или рамку и, удлиняясь или укорачиваясь, двигает стрелку, которая в свою очередь перемещается по шкале устройства.

Волосной гигрометр хорош для домашнего использования, если необязательно получение предельно точных данных.

Также их не стоит перемещать или как-то иначе механически на них воздействовать. При малейшем ударе гигрометр может выйти из строя, так как вся его конструкция достаточно хрупка и деликатна.

Весовой гигрометр

Абсолютный весовой гигрометр состоит из нескольких трубок, приведенных в систему. В них помещается гигроскопическое вещество, которое может поглощать из воздуха влагу.

Через всю систему протягивается определенная порция воздуха, взятая в одной точке пространства.

Так, человек определяет массу трубочной системы до пропуска через нее воздуха и после, а также непосредственно объем проведенного воздуха и при нехитрых математических манипуляциях может просчитать изучаемый показатель в абсолютном значении.

Механический (керамический) гигрометр

Пористая или твердая керамическая масса, в состав которой также входят металлические элементы имеет электрическое сопротивление. Его уровень напрямую зависит от влажности.

Для правильного его действия керамическая масса должна состоять из некоторых окислов металла. В качестве основы используется каолин, кремний и глина.

Конденсационный гигрометр

Такой гигрометр достаточно прост в применении. Принцип его действия основывается на использовании встроенного зеркала. Температура этого зеркала изменяется вместе с температурой воздуха в окружающем пространстве.

Определяется его температура в первоначальный момент измерения. Далее на поверхности зеркала появляются капли влаги либо небольшие кристаллы льда. Температура измеряется еще раз.

С помощью разницы температур, определенных конденсационным гигрометром, и определяется влажность воздуха.

Электронный гигрометр

На пластинку из стекла или другого подобного электроизоляционного вещества наносят слой хлорида лития.

Меняется влажность – увеличивается или уменьшается концентрация и сопротивляемость хлористого лития.

Стоит отметить, что на показания электронного (электролитического) гигрометра может оказывать незначительное влияние температура воздуха, поэтому он часто оборудован встроенным термометром.

Такой гигрометр предельно точен и дает показания с минимальной погрешностью.

Психрометрический гигрометр (психрометр)

Психрометр представляет собой систему из двух обычных спиртовых термометров. Один из них сухой, а второй – влажный (это состояние регулярно поддерживается).

Чем быстрее испаряется влага, тем ниже относительная влажность. Конденсированная жидкость при этом начинает охлаждаться. Таким образом, устанавливают разницу между температурами двух термометров и скорость испарения, а на их основе находят влажность воздуха.

Психрометр не является гигрометром в прямом смысле, но измеряет тот же показатель, поэтому их зачастую отожествляют.

По сути, принцип действия любого гигрометра достаточно прост и базируется на физических или химических свойствах материалов и веществ.

Практически любой гигрометр подойдет для использования вы бытовых условиях, но самые точные данные все же дают электронные гигрометры.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *