Методы и средства измерения влажности воздуха
Наиболее распространенными методами измерения влажности воздуха являются психрометрический и гигрометрический, а наиболее распространенными приборами – психрометры и волосные гигрометры. В качестве образцовой установки для проверки измерителей влажности воздуха используется гигрометр точки росы.
Психрометрический метод
Психрометрический метод широко применяется при измерении влажности воздуха и в метрологии до сего времени является основным. Он основан на зависимости интенсивности испарения с водной поверхности от дефицита влажности соприкасающегося с ней воздуха. Интенсивность испарения определяется путем измерения понижения температуры тела, с поверхности которого происходит испарение, за счет затраты тепла тела на испарение воды.
Вычисления проводятся по психрометрической формуле, на основании которой составлены психрометрические таблицы:
,
где 
— парциальное давление водяного пара в воздухе,
— давление насыщенного водяного пара при температуре испаряющей поверхности;
— психрометрический коэффициент;
— давление атмосферы;
, 
— температура воздуха и температура испаряющей поверхности соответственно.
Приборы, которые применяются при измерении влажности воздуха психрометрическим методом, называются психрометрами.
Психрометры содержат два термометра. Одним измеряют температуру тела , с поверхности которого происходит испарение воды (этот термометр называют «смоченным» или «влажным»), а другим температуру окружающего воздуха («сухой» термометр).
Поскольку с поверхности резервуара смоченного термометра испаряется вода и на испарение расходуется тепло, показания этого термометра ниже показаний сухого (и тем ниже, чем интенсивнее испарение, т.е. чем меньше парциальное давление водяного пара в воздухе). По температуре сухого и смоченного термометров определяется влажность воздуха.
Для случаев, когда на батисте смоченного термометра вода (жидкая фаза, она может наблюдаться и при температуре ниже 
— переохлажденная вода), парциальное давление водяного пара рассчитывают по формуле
;
для случаев, когда на батисте смоченного термометра лед, используют формулу
.
Здесь 
и 
— давление насыщенного водяного пара при температуре смоченного термометра над плоской поверхностью жидкой воды () и льда (); дополнительный член 
учитывает зависимость теплоты испарения воды от температуры; коэффициент 
учитывает отличие удельной теплоты испарения воды от удельной теплоты испарения льда.
Психрометр аспирационный МВ-4М
Психрометр аспирационный МВ-4М предназначен для измерения температуры и влажности воздуха в экспедиционных условиях, а также в промышленных помещениях. Пределы измерений относительной влажности (при температуре воздуха от -10 до +30º C) 3-100%, пределы измерений температуры воздуха от -25 до +50º C.
Прибор имеет два одинаковых ртутных термометра, закрепленных в специальной оправе, состоящей из трубки с тройником и планочных защит. К тройнику с помощью пластмассовых втулок прикреплены по две трубки (для радиационной защиты и вентиляции резервуаров термометров). Верхний конец трубки соединен с головкой аспиратора. Головка состоит из заводного механизма и вентилятора, закрытых кожухом. Пружина заводного механизма заводится ключом.
|
|
|
|
Измерения по аспирационному психрометру.
Аспирационный психрометр подвешивается на столбе с помощью специального крюка таким образом, чтобы резервуары термометров находились на высоте 2 м. Зимой психрометр подвешивают за 30 минут, а летом за 15 минут до начала измерений. При некоторых специальных наблюдениях психрометр может устанавливаться и в горизонтальном положении и на высоте, отличной от 2 м.
Смачивание термометра, обвязанного батистом, зимой производят за 30 минут, летом за 4 минуты до отсчета.
Для смачивания термометра пользуются прилагаемой к прибору резиновой грушей с пипеткой. Ее наполняют дистиллированной водой, затем легким нажимом на грушу вводят воду в стеклянную пипетку до отмеченной риски (на 1 см от края пипетки) и удерживают ее на этом уровне с помощью зажима. Потом вводят пипетку в правую трубку защиты термометров, где находится резервуар смоченного термометра до упора. Выждав несколько секунд для того, чтобы батист пропитался водой, открывают зажим и отсасывают лишнюю воду. При этом нужно следить, чтобы вода из груши не выливалась и не смочила стенки защитных трубок. Это может привести к дополнительным погрешностям.
Зимой, как и в стационарном психрометре, термометр смачивают для того, чтобы корка льда на батисте растаяла.
После смачивания термометра заводят механизм аспиратора, который в момент отсчета должен работать на максимальных оборотах. Поэтому зимой за 4 минуты до начала отсчета нужно произвести вторичный завод механизма.
Аспирационный психрометр является надежным прибором. Однако хорошие результаты с его помощью можно получить только при строгом соблюдении правил измерений.
При производстве отсчетов сначала следует быстро отсчитать десятые доли градуса по сухому и смоченному термометрам, записать результаты и только после этого уже отсчитать и записать целые градусы. При этом необходимо строго следить, чтобы во время отсчетов ветер дул по направлению от прибора к наблюдателю.
Зимой при отрицательных температурах после отсчета необходимо убедиться в том, что находится на батисте термометра – лед или вода (как и для стационарного психрометра).
При сильном ветре скорость аспирации нарушается вследствие затруднения выброса воздуха из вентилятора. Чтобы исключить это, на аспиратор надевают с наветренной стороны (откуда дует ветер) особую ветровую защиту, прилагаемую к психрометру. Защиту следует обязательно надевать на вентилятор уже при скоростях ветра более 4 м/с.
При вычислении влажности по аспирационному психрометру скорость обтекания воздуха около приемников термометров принимается равной 2 м/с, поэтому необходимо, чтобы скорость аспирации у резервуаров термометров была действительно близка к 2 м/с. Поверка скорости аспирации производится при выпуске психрометра. Однако со временем она может изменяться. Поэтому не реже одного раза в месяц ее следует проверять. Это производится следующим образом. Сначала полностью заводят пружину. Затем устанавливают психрометр в вертикальном положении и наблюдают в окошечко появление метки на барабане. Когда метка на барабане совпадает с вертикальной риской на окошечке, отмечают время; после их вторичного совпадения определяют с точностью до одной секунды время одного оборота барабана и сравнивают его со временем, указанным в поверочном свидетельстве. Если оно отличается не больше чем на 5 с, то скорость вращения барабана можно считать достаточной.
Для правильной работы аспирационного психрометра необходимо следить за чистотой батиста и своевременно его менять. Повязка батиста на термометр производится так же, как и для станционного психрометра для зимнего времени, т.е. батист подрезается непосредственно под резервуаром термометра.
В целях предохранения покрытой оправы прибора от порчи рекомендуется психрометр всегда держать в футляре, предохранять от запотевания, механических повреждений. После наблюдений прибор следует протереть чистой тряпкой.
Аспирационный психрометр является самым надежным прибором для определения температуры и влажности воздуха при положительной температуре, но не ниже -15ºC, поскольку при более низкой температуре разность 
становится меньше 1ºC, что приводит к большим погрешностям измерения (более 10%). В этих случаях используют другие приборы, такие как волосные гигрометры.
