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:
| Тип | Особенности | Область применения |
|---|---|---|
| Лабораторные | Высокая точность, поверка, калибровка | Метрология, НИИ |
| Промышленные | Защищённый корпус, широкий диапазон | Производственные процессы |
| Бытовые | Компактность, низкая цена | Жилые помещения, теплицы |
| Метеорологические | Стандартизация, интеграция с метеостанциями | Наблюдения за погодой |
| Портативные (ручные) | Питание от батарей, переноска | Полевые измерения, экспертиза |
| Самописцы (регистраторы) | Запись данных во встроенную память | Архивы, музеи, транспорт |
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
