Термогигрометр — измеритель температуры и влажности¶

Термогигрометр — измерительный прибор (измерительная система), предназначенный для одновременного измерения двух взаимосвязанных параметров среды: температуры и относительной влажности. Отдельные разновидности прибора дополнительно определяют давление, точку росы и другие производные величины. Термогигрометры применяются в промышленности, сельском хозяйстве, метеорологии, строительстве, музеях и архивах, а также в системах вентиляции и кондиционирования воздуха.

¶Принцип работы

Термогигрометр совмещает два измерительных канала. Температурный канал, как правило, построен на термометрическом датчике — термопаре, термисторе, датчике на эффекте Кюри или полупроводниковом сенсоре. Канал влажности использует датчик относительной влажности, работающий по одному из нескольких физических принципов:

• Ёмкостной — конденсатор с гигроскопичным диэлектрическим слоем, ёмкость которого меняется при поглощении влаги. Наиболее распространён в современных приборах.
• Резистивный — полимерный или керамический резистор, электрическое сопротивление которого зависит от влажности.
• Оптический — измерение показателя преломления или поглощения инфракрасного излучения водяным паром.
• Психрометрический — измерение разницы температур «сухого» и «влажного» термометров, по которой вычисляется влажность. Этот метод лежит в основе классических психрометрических термогигрометров.
• Механический (волосной) — использование гигроскопического элемента (волоса, органической плёнки), меняющего размеры при увлажнении. Применяется в самописцах.

Показания датчиков обрабатываются электронным блоком, который преобразует измеренные величины в цифровые значения относительной влажности (в процентах) и температуры (в градусах Цельсия). Многие приборы дополнительно вычисляют абсолютную влажность, точку росы, энтальпию и дефицит влажности.

¶Классификация

По назначению и конструкции термогигрометры делятся на несколько групп:

По способу вывода информации различают аналоговые приборы со стрелочной шкалой и цифровые с жидкокристаллическим дисплеем. Аналоговые термогигрометры, как правило, используют биметаллическую пластину для измерения температуры и гигроскопический элемент для влажности; они не требуют источника питания, но уступают цифровым по точности и функциональности.

¶Основные характеристики

При выборе термогигрометра учитывают следующие параметры:

• Диапазон измерения температуры — у бытовых приборов обычно от −10 до +60 °C, у промышленных может достигать от −200 до +1000 °C (для высокотемпературных моделей с термопарами).
• Диапазон измерения влажности — как правило, от 0 до 100 % относительной влажности.
• Погрешность — у лабораторных приборов составляет 0,1–0,5 %, у бытовых — 2–5 %.
• Разрешающая способность — шаг изменения показаний (обычно 0,1 % и 0,1 °C).
• Время установления показаний — от нескольких секунд (электронные датчики) до минут (психрометрические приборы).
• Питание — сеть 220 В, батареи или аккумуляторы.

¶Применение

В промышленности термогигрометры контролируют климат в цехах, складах, сушильных камерах и технологических линиях, где влажность влияет на качество продукции (пищевое производство, фармацевтика, электроника, деревообработка).

В строительстве и ЖКХ приборы используются для контроля условий сушки материалов, эксплуатации зданий и работы систем вентиляции и кондиционирования. Измерение влажности строительных конструкций необходимо при оценке готовности бетона, выявлении источников протечек и плесени.

В сельском хозяйстве термогигрометры применяют в теплицах, сушилках зерна и хранилищах, где поддержание определённого температурно-влажностного режима критично для сохранности урожая.

В метеорологии станционные термогигрометры являются штатным оборудованием метеостанций; данные о влажности используются в прогнозах погоды, агрометеорологии и гидрологии.

В музеях, архивах и библиотеках приборы обеспечивают мониторинг условий хранения экспонатов и документов, чувствительных к перепадам влажности.

¶Точность и калибровка

Относительная влажность — производная величина, зависящая от температуры, поэтому погрешность измерения влажности напрямую связана с точностью температурного канала. Для поддержания заявленной точности производители рекомендуют периодическую калибровку — как правило, раз в 1–2 года. Калибровка выполняется в лабораторных условиях с использованием насыщенных солевых растворов или генераторов влажности. Многие современные термогигрометры поддерживают функцию ручной корректировки показаний.

¶История

Предшественником термогигрометра является психрометр, предложенный немецким физиком Иоганном Вольфгангом Лудольфом в 1723 году и усовершенствованный В. В. Петровым в 1780-х годах. Волосной гигрометр был изобретён в 1783 году швейцарским физиком Горацием Бенедиктом де Соссюром. Современные электронные термогигрометры появились в середине XX века после разработки полупроводниковых датчиков влажности и стали массово применяться с 1980-х годов.

Источники:

• ГОСТ 8.530-2010. Государственная система обеспечения единства измерений. Гигрометры. Типовые методические указания по поверке
• Справочник по климатике СССР. Л.: Гидрометеоиздат
• Измерение влажности: справочник / под ред. В. И. Дробкова. — Л.: Гидрометеоиздат, 1991
• Аксенов Г. П., Кондратьев К. Я. Метеорологические измерения. — Л.: Гидрометеоиздат, 1994