Как посчитать гигрометр: руководство по эксплуатации прибора + пример расчета

Содержание

Как пользоваться гигрометром психрометрическим | «Промкомплект»

  • Главная
  • Статьи
  • Как пользоваться гигрометром психрометрическим

Гигрометры можно увидеть практически везде в помещениях, где требуется контролировать микроклимат. Изобретён этот прибор был в конце XIX века, и с тех пор повсеместно используется по его основному назначению: для измерения температуры воздуха и одновременно — влажности воздуха. В нашем интернет-магазине можно купить психрометр в двух вариантах исполнения: ВИТ-1 и ВИТ-2. Первый прибор предназначен для замеров влажности воздуха в диапазоне температур от 0 до 25 градусов Цельсия, второй — для работы с температурами от 15 до 40 градусов Цельсия.

 

Принцип действия психрометра

 

С момента изобретения менялся лишь дизайн стационарного прибора, который обычно вешается на стене. Но принцип его работы остаётся неизменным. На небольшую пластинку из дерева, пластика или другого материала с низкой теплопроводностью крепятся два термометра. Между ними должно быть расстояние не более 5 см.

 

Резервуар с расширяющейся жидкостью одного из термометров обхватывает влажный фитиль, противоположный конец которого опускается в небольшой сосуд с дистиллированной водой. Этот сосуд называется питателем, сделан он из пластика и его заполняют дистиллированной (в крайних случаях кипяченой) водой.

Термометры подписываются «Сухой» и «Увлажненный». Фитиль, которым смачивается резервуар одного из термометров, шьют в виде трубочки из гигроскопичной хлопчатобумажной ткани: шифона или батиста. Толщина шва не должна превышать 1,5 мм.

 

«Сухой» термометр всегда будет показывать температуру выше, чем показания увлажненного. Колбочка «Увлажненного» термометра охлаждается из-за испарения влаги с фитиля. По разнице в показаниях обоих термометров высчитывают влажность окружающего воздуха. Расчет ведется не вручную, а по психрометрической таблице, закреплённой на приборе.

 

Где применяются психрометры

 

Повсеместно психрометры используются на метеорологических станциях при ежедневном контроле погоды.

 

Во многих отраслях промышленности психрометры позволяют контролировать влажность воздуха в складских помещениях, для профилактики порчи товарных и прочих запасов от сырости. Незаменимы они в теплицах, животноводческих фермах и птицефабриках. В инкубаторах при слишком низкой влажности воздуха цыплята будут не способны вылупиться из яиц. При слишком высокой влажности воздуха зерно в складах начинает отсыревать, а потом «гореть», зародыши семян от этого гибнут. Семенной материал и продовольственное зерно становится непригодным к употреблению, даже животными.

 

В жилых помещениях желательно контролировать влажность воздуха для профилактики иссушения слизистых оболочек и кожи. Это ведет к разрушению защитного барьера и «открытию ворот» для различных инфекций. Оптимальная влажность воздуха в жилых помещениях составляет 40-60 процентов. Если она ниже нормы, то люди страдают от пересушенных слизистых оболочек и кожи, часто болеют ОРЗ. Если же влажность воздуха выше нормы, то ткани и мебель начинают отсыревать, размножается плесень и прочее аллергены, одежда портится. Вот почему психрометр должен быть в каждом доме.

 

Как пользоваться гигрометром психрометрическим?

 

Гигрометр должен быть закреплён в строго вертикальном положении на уровне глаз человека. Устанавливают его подальше от сквозняков, источников холода либо тепла. Далее опишем, как пользоваться гигрометром в быту или на работе.

 

По мере необходимости ёмкость питателя снимается и в него доливается дистиллированная вода. Затем питатель ставится на место так, чтобы от его открытого края до кончика термометра было не меньше 20 мм. Привязанная к термометру ткань фитилька не должна касаться стенок сосуда. Если фитиль сухой, нужно полностью окунуть его в резервуар. Замерять показания термометров можно через 30 минут после подготовки прибора к работе.

                  Гигрометр психрометрический ВИТ-1

 

Чтобы показания гигрометра были максимально точны, нужно учитывать скорость движения воздуха в помещении, и применять соответствующие поправки к замерам. Для этого на гигрометр можно дополнительно установить устройство аспирации.. Скорость движения воздуха определяется до одной десятой доли метров в секунду.

 

Чтобы правильно снять показания термометров, глаза наблюдателя должны находиться строго напротив верхней границы температурного столбика. При снятии показаний нельзя дышать на термометры.

 

К каждому гигрометру прилагается паспорт, где указаны все поправки к показаниям. Температурная шкала градуирована до 0,1 градуса Цельсия. Поправки к замерам добавляются путем простого сложения.

 

По разнице показаний обоих термометров, с обязательным учётом поправок, в прикреплённой к прибору психрометрической таблице смотрят значение относительной влажности окружающего воздуха. Эта цифра находится в точке пересечения строки показаний сухого термометра со столбцом разности температур «Сухого» и «Увлажненного».

  • Если в таблице нет Вашего значения температуры сухого термометра, то его нужно округлить до ближайшего имеющегося значения.

  • Если в таблице отсутствует полученная разность температуры, то нужно применять интерполирование (выбрать подходящий диапазон).

 

Обслуживание гигрометров

 

Чтобы прибор работал исправно, в нём необходимо регулярно менять фильтр. Нужно также следить за тем, чтобы в питателе всегда находилась дистиллированная вода. Следует подливать ее заблаговременно, как минимум, за полчаса до начала измерений. Вместо дистиллированной иногда можно использовать кипяченую воду. Кипятить ее нужно 15 минут и дольше, а затем остудить до комнатной температуры, после чего жидкость можно доливать в питатель.

 

                 Гигрометр психрометрический ВИТ-2

Чтобы фитиль, обвязанный вокруг кончика «Увлажненного» термометра, постоянно был чистым, его нужно раз в 2 недели менять. Это при нормальной запыленности воздуха (не более 5 мг пыли на метр кубический). Если же в месте проведения измерений запылённость повышена, то фитилек нужно менять чаще. После снятия загрязнённого фитиля, резервуар термометра протирается смоченным тёплой водой ватным тампоном.

 

Длина нового фитиля должна быть минимум 6 см. смоченный фитиль надевается на кончик термометра и привязываться к нему хлопчатобумажной нитью. Второй кончик фитиля (длиной от 7 мм) опускается в питатель с водой.

 

Также обслуживание гигрометра предполагает его периодические проверки 1-2 раза в год, руководствуясь методичкой МИ-737-83. Результаты проверок должны фиксироваться в паспорте прибора.

 

Определение влажности воздуха психрометрическим методом

РаботаИнженерные

Калькулятор определяет влажности воздуха психрометрическим методом — по разнице между показаниями сухого и смоченного термометра

В воздухе, как известно, находится водяной пар, который может составлять от 0% до 4% от объема воздуха.

Есть так называемая граница насыщения, то есть максимальное количество водяного пара, который может содержаться в воздухе при данной температуре. Чем выше температура, тем выше поглощающая способность воздуха.

Важной характеристикой водяного пара, содержащегося в воздухе является его давление (упругость).
Давление (упругость) насыщения — это максимально возможное давление водяного пара при заданной температуре.

Существует таблица, описывающая зависимость давления насыщения от температуры
Насыщающая упругость водяного пара над поверхностью воды при различных температурах, гПа.

Основным методом измерения влажности воздуха при положительной температуре является психрометрический. Определение влажности осуществляется по показаниям двух термометров с точностью 0.1 градус Цельсия. Один термометр (сухой) измеряет температуру воздуха, а второй термометр (смоченный) обертывают смоченной тканью, таким образом он показывает свою собственную температуру, зависящую от интенсивности испарения воды с поверхности. Чем меньше водяного пара в воздухе, тем сильнее испарение с поверхности смоченного термометра, и тем ниже его показания.
Собственно, такая система из двух термометров и называется психрометр.

Из разницы показаний температур определяется текущее давление водяного пара в воздухе по формуле
,
где — давление насыщения при температуре смоченного термометра,
— постоянная психрометра, принимаемая равной 0.0007947,
— атмосферное давление, принимается равным 1000 гПа
— показания сухого термометра
— показания смоченного термометра

И наконец, относительная влажность воздуха — это соотношение текущего давления к давлению насыщения при данной температуре воздуха

Определение влажности воздуха психрометрическим методом

Cухой термометр

Показания сухого термометра (градусы Цельсия)

Смоченный термометр

Показания смоченного термометра (градусы Цельсия)

Точность вычисления

Знаков после запятой: 4

Максимальное давление водяного пара в воздухе (при температуре сухого термометра)

 

Максимальное давление водяного пара над поверхностью воды (при температуре смоченного термометра)

 

Давление водяного пара, содержащегося в воздухе

 

Относительная влажность воздуха (%)

 

Остается только добавить, что в пустынях относительная влажность воздуха 50% и ниже, а в тропиках — 85% и выше.

Ссылка скопирована в буфер обмена

Похожие калькуляторы
  • • Абсолютная влажность воздуха и относительная влажность воздуха
  • • Определение точки росы
  • • Расчет параметров бытового увлажнителя воздуха
  • • Эффективная температура
  • • Тепловой индекс (Heat Index)
  • • Раздел: Инженерные ( 100 калькуляторов )

 влажность влажность воздуха Инженерные относительная влажность воздуха психрометр психрометрическая таблица психрометрический метод температура Физика

PLANETCALC, Определение влажности воздуха психрометрическим методом

Timur2020-11-03 14:19:27

‘;
return ret;
}
}

Как работают гигрометры | Измерение влажности

Как работают гигрометры | Измерение влажности — объясните это

Вы здесь:
Домашняя страница >
Инструменты, инструменты и измерения >
Гигрометры

  • Дом
  • индекс А-Я
  • Случайная статья
  • Хронология
  • Учебное пособие
  • О нас
  • Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

Если вы когда-нибудь были в засушливой пустыне или в изнуряющей жаре тропического леса, вы наверняка это запомните. Что делает эти
экстремальные условия настолько отличаются друг от друга, что их влажность :
количество водяного пара в атмосфере. Пустыни, очевидно,
содержат мало воды или вообще не содержат ее, а поход по тропическому лесу может
чувствовать себя так же, как пройти через душ. Измерение влажности – это
важной частью прогнозирования погоды, а также очень полезным для
садовники с оранжереями и люди, которые держат сауны. Мы можем сделать это
просто и эффективно с хитрыми инструментами под названием гигрометры .
Давайте посмотрим, как они работают!

Фото: Традиционный дом погоды в стиле Шварцвальда построен вокруг очень простого гигрометра. Женщина (слева) и мужчина (справа) стоят на вращающемся поворотном столе, поддерживаемом скрученным волокном (оранжевый). Когда влажность высокая в сырую погоду, волосы распускаются, и поворотный стол вращается по часовой стрелке, поэтому мужчина выходит со своим зонтиком. Когда становится суше, волосы затягиваются, вертушка крутится в другую сторону, и женщина выходит на солнце!

Содержание

  1. Что такое влажность
  2. Как мы можем измерить изменения влажности?
  3. Гигрометры с витыми волокнами
  4. Психрометры
  5. Электронные гигрометры
  6. Приложения гигрометра
  7. Гигрометры на метеостанциях
  8. Узнать больше

Что такое влажность?

Фото: Измерять влажность можно смартфоном, но только если в него встроен датчик влажности (или подключенный к нему). Это ретро-приложение влажности для Android представляет собой скриншот из «Гигрометра» Борце Трайковски.

Влажность — это влажность окружающего нас воздуха. Это определенно то, что мы можем чувствовать,
но мы не всегда можем это увидеть… так как же мы можем точно измерить это?

Прежде чем мы сможем понять, как что-то измерить, мы должны иметь представление о
что мы измеряем и что наши измерения будут означать.
Мы измеряем большинство вещей в научных единицах того или иного типа, таких как
килограммы, метры или секунды; но влажность немного другая,
и мы обычно измеряем его двумя совершенно разными способами.

Одно из возможных измерений называется удельной влажностью , которая представляет собой массу
водяного пара, присутствующего в килограмме массы воздуха (включая воду), выраженное в таких единицах, как граммы на килограмм. Есть очень похожее измерение, называемое коэффициентом смешивания , которое представляет собой массу
водяного пара в килограмме массы сухого воздуха, также записывается в таких единицах, как граммы на килограмм.

Гораздо более распространенное измерение называется относительной влажностью , т.е.
количество водяного пара в воздухе по сравнению с
максимальное количество, которое могло бы быть при этой температуре,
записывается в процентах (без каких-либо единиц).
В действительно влажный и сырой день относительная влажность, вероятно, будет 90–100 процентов; на
сухой день, дует сухой ветер, и вероятность дождя практически отсутствует,
скорее всего, 60–75 процентов.
Когда мы говорим о «влажности» в процентах, мы имеем в виду относительную влажность.

Поскольку для большинства людей конкретная влажность практически не имеет значения, прогнозы погоды обычно
указывают относительную влажность, а удобные для пользователя гигрометры откалиброваны (отмечены
с измерениями на их циферблатах или дисплеях).

Рекламные ссылки

Как можно измерить изменения влажности?

Произведение искусства: На протяжении столетий люди изобретали все более изощренные способы измерения влажности. На этой иллюстрации показан набор термометров и гигрометров из Флоренции 17 века.
Работа Лоренцо Магалотти (1637–1712) из ​​его классического Saggi di naturali Esperienze («Очерки естественных экспериментов») любезно предоставлена
Библиотека Конгресса США.

Многие растения реагируют на изменение влажности. Сосновые шишки раскрывают свои
колючки, когда она сухая (чтобы высвободить семена) и плотно закрыть их, когда
мокро. Вот почему (как известно большинству детей) можно использовать упавший
сосновая шишка, чтобы выяснить, насколько влажно снаружи. Сосновые шишки не
самые точные гигрометры, однако не в последнюю очередь потому, что для них требуется довольно много времени
открывать и закрывать, но вы все равно можете делать забавные и интересные домашние гигрометры
с ними, и они проводят хорошие научные эксперименты (см. ссылки ниже).

Фото: Сосновая шишка — простой гигрометр. Он плотно закрывается, когда влажный (вверху), и открывается, когда сухой (внизу). Хотя вы можете построить небольшой домашний гигрометр из сосновой шишки, потребуется некоторое время, чтобы отреагировать на изменения влажности.

Гигрометры с витыми волокнами

Некоторые устройства для измерения влажности не намного сложнее сосновых шишек. В
дом погоды,
маленький мужчина и маленькая женщина стоят по двое
дверные проемы закрытого деревянного ящика. Когда пойдет дождь, мужчина
выходит из своей двери с зонтом; когда сухо, человек идет
внутри, и вместо этого из двери выскакивает женщина. Внутри погоды
дом, две фигуры установлены на поворотном столе и подвешены к
кусок туго скрученных волос (или растительного волокна). Когда она сухая, волосы затягиваются
и поворачивает проигрыватель в одну сторону. Во влажных условиях волосы ослабевают
вместо этого поворотный стол вращается в другую сторону. Так же, как вы можете
сделайте домашний гигрометр из сосновой шишки, чтобы вы могли сделать то же самое
с прядью собственных волос или услужливого друга! (Опять же, вы найдете несколько ссылок ниже.)

Работа: Типичный гигрометр из скрученных волокон. До того, как электронные гигрометры стали популярными
в 20 веке большинство недорогих гигрометров работали так, как этот, запатентованный Луи Ульманом из Нэшвилла, штат Теннесси, в 1859 году.
У него есть коробка (открытая для воздуха, чтобы влага могла проникать и выходить) с кусочком скрученного растительного волокна (оранжевого цвета) внутри. Волокно соединено с стрелкой (красной), которая вращается вокруг циферблата, и при изменении влажности волокно либо натягивается, либо ослабляется, перемещая стрелку вверх или вниз по циферблату.
Как поясняет Уллман в своем патенте, можно использовать различные растительные волокна, в том числе из
Герань эродиум.
Изображение из патента США № 25,457: Гигрометр предоставлен Управлением по патентам и товарным знакам США.

Психрометры

Сосновые шишки и погодные домики дают довольно расплывчатое указание на
влажность в лучшем случае. Как мы можем представить некоторые цифры относительно влажности и
измерять точнее? Одним из способов является использование инструмента, называемого
психрометр (также известный как термометр с влажным и сухим термометром).
Он использует пару термометров, стоящих рядом. У одного есть лампочка
открытые для воздуха; у другого есть лампочка, покрытая мокрой тканью.
вода на ткани вызывает испарение и потерю тепла от лампочки,
делает его показания ниже, чем на сухом термометре.
количество испарения (и понижение температуры) зависит
от того, сколько водяного пара уже находится в атмосфере. Измерение
разница температур между двумя термометрами позволяет
измерить относительную влажность.

Иллюстрация: типичный психрометр (влажно-сухой термометр) имеет два термометра.
бок о бок. Один из них (слева) представляет собой сухой термометр и просто измеряет температуру окружающего воздуха.
как любой обычный термометр. Другой термометр (справа) — это смоченный термометр: его колба погружена в бутылку или резервуар.
жидкости (зеленый) у основания. Вы измеряете влажность, сравнивая показания двух термометров. С использованием
скользящего указателя (синий), вы можете прочитать влажность на вращающейся диаграмме (желтый) в центре, который
по сути, это справочная таблица, которая преобразует разницу температур в измерения влажности.
Эта конкретная версия влажно-сухого гигрометра была изобретена в 1930-х годов Джона Леонарда Шварца из Филадельфии, а рисунок взят из его патента США № 1 933 283: гигрометр, любезно предоставленного Управлением по патентам и товарным знакам США.

Электронные гигрометры

Фото: Электронный гигрометр Холмса имеет хорошо читаемый циферблат.
Доступно множество других брендов, включая Honeywell и GE Panametrics.
Фото предоставлено Беном Уинслоу, опубликовано на Flickr в 2008 г.
по лицензии Creative Commons.

Фото Керамическая чувствительная мембрана электронного гигрометра. Фото предоставлено
Исследовательский центр НАСА в Лэнгли (NASA-LaRC).

В век, когда практически все измеряется для нас, мгновенно
и в электронном виде последнее, что многие из нас хотят делать, это играть на скрипке
о с термометрами и мокрыми тряпками. Тогда слава небесам за
электронные гигрометры. Как правило, они измеряют
емкость или
сопротивления пробы воздуха и исходя из этого рассчитайте влажность.
В емкостном гигрометре есть две металлические пластины, внутри которых находится воздух.
между ними. Чем больше воды в воздухе, тем больше она влияет
емкость пластин (способность накапливать статический электрический заряд).
Измеряя, сколько заряда может быть сохранено, можно измерить
влажность быстро и точно. В резистивном датчике
электричество проходит через кусок керамического материала, находящегося под
воздуха. Чем выше влажность, тем больше водяного пара конденсируется внутри
керамики, изменяя свое сопротивление. Измерение силы тока
течет через керамику, дает точное измерение
влажность.

Приложения гигрометра

В наши дни вы даже можете получить приложения гигрометра для мобильных телефонов; вам понадобиться
смартфон со встроенным датчиком влажности или автономный датчик, к которому вы можете подключиться с помощью USB-кабеля или Bluetooth (беспроводного) соединения, чтобы заставить их работать.
Несколько приложений гигрометра также работают более косвенно, определяя ваше местоположение (из «служб определения местоположения» или спутникового GPS-приемника телефона) и отправляя запрос на сервер локальной метеостанции, который отправляет обратно измерение влажности для отображения на вашем телефоне. Теперь это грубое измерение влажности по погоде.
станции, которая может находиться за много километров или миль от вашего дома. Это даст вам приблизительное представление
общей влажности (если это сухой или дождливый день), но не точной местной влажности
прямо там, где вы находитесь.

Гигрометры на метеостанциях

Фото: Основные части переносной военной метеостанции. Этот может отправлять свои показания автоматически
с помощью передатчика на солнечной энергии. Фото Maynelinne De La Cruz предоставлено
ВВС США.

Типичная электронная метеостанция содержит
термометр (измеряет температуру),
барометр (измеряет максимальное и минимальное давление воздуха),
датчик осадков (дождей),
анемометр,
и наш старый друг, гигрометр!

Современные электронные метеостанции обычно имеют ЖК-дисплей, который
автоматически показывает все измерения и мгновенно обновляет их,
избавляя от необходимости читать инструменты один за другим. С использованием
измерений микрочип внутри тоже вычислит и отобразит что-то под названием
тенденция (приблизительный прогноз погоды на следующий день,
суммируется простой картинкой, такой как солнце (хороший день), отчасти
затененное солнце (пасмурный день) или дождевая туча (влажный день). Электронные станции
также обычно имеют память, поэтому они могут записывать сотни отдельных
измерения, охватывающие последние несколько месяцев. Некоторые станции могут быть
подключен к компьютеру
с помощью USB-кабеля, чтобы вы могли загружать свои данные и рисовать правильную погоду
и климатические карты.

Фото: Эта традиционная метеостанция оснащена гигрометром и другим оборудованием для прогнозирования погоды. Белая коробка с жалюзи, называемая экраном Стивенсона, защищает инструменты от прямого солнечного тепла, но позволяет воздуху циркулировать внутри, что обеспечивает более надежные измерения.

Изобретение собственной метеостанции

Достаточно легко собрать вместе несколько основных приборов для измерения погоды — термометр, гигрометр,
осадкомер и т. д. — чтобы делать свои собственные местные записи и прогнозы, но как насчет этого?
автоматически? Есть ли альтернатива покупке готовой электронной метеостанции? Конечно!
Благодаря широкой доступности электронных микроконтроллеров, таких как
Ардуино
(и Raspberry Pi настроен на работу аналогичным образом) это
относительно легко превратить ваш компьютер в самодельную метеостанцию, которая может получать данные с электронных
датчиков и составлять прогнозы погоды и климатические карты. Я добавил несколько ссылок на Arduino-типа
проекты метеостанций в нижней части дальнейшего чтения ниже.

Теперь построить собственную метеостанцию ​​— это круто и современно, но как насчет того, чтобы
пытались сделать это полвека назад, до того, как компьютеры и микроэлектроника произвели революцию в мире.
Невозможно? Не тут-то было! Пролистайте зарегистрированные патенты в US Patent and Trademark.
Office, и вы обнаружите, что многие люди пытались создать механические, электрические и
электронные приборы, которые могут автоматически записывать данные с метеостанций.

В 1942 году Гарри Даймонд и Уилбур Хинман-младший из Национального бюро стандартов США (NBS) построили
замечательное автоматическое оборудование для записи погоды, которое вы можете увидеть здесь. Используя хитрую смесь механических
устройства (рычаги, шестерни и
часовой механизм), простые электрические схемы и радиопередатчик, он собирал данные о давлении, температуре, влажности, направлении ветра, скорости ветра и осадках и автоматически передавал их в приемный пункт с помощью кодированных радиосигналов.
Ешь свое сердце, Ардуино!

Рисунок: Как работала автоматическая метеостанция Даймонда и Хинмана: во-первых, они разработали общий механизм (1, зеленый), который мог преобразовывать движения, вызванные различными видами механических датчиков, в движения переменного резистора, другими словами, вращать механические движения. в измеряемые электрические токи. Затем они изготовили простые механические датчики погоды, которые по-разному приводили в действие этот механизм. Здесь показаны три из них. 2 — барометр-анероид, в котором расширяющаяся и сжимающаяся
ячейка-анероид перемещает рычаг вверх и вниз при изменении давления; 3 — датчик влажности, который измеряет влажность по натяжению тех проводов, которые предположительно натягиваются или ослабевают в зависимости от того, насколько влажный или сухой воздух; 4 — дождемер, в котором ведро движется вниз и вращает колеса по мере заполнения дождем. Наконец, они разработали способ преобразования измерений сопротивления в коды, которые можно было бы передавать с помощью радиосигналов. Подробнее об этом читайте в патенте США 2 287 786: Автоматическая метеостанция Гарри Даймонда и Уилбура Хинмана-младшего, правопреемников правительства США, запатентованного 30 июня 19 года.42. Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США с незначительным редактированием и раскрашиванием оригинала для повышения четкости.

Узнайте больше

На этом сайте

  • Осушители
  • Твердые вещества, жидкости и газы
  • Вода

Книги – для читателей постарше

  • Метеорология сегодня: введение в погоду, климат и окружающую среду
    К. Дональд Аренс, Роберт Хенсон. Cengage, 2021. Содержательный, четко написанный учебник.
  • Haynes Meteorology Manual: Практическое руководство по погоде от Storm Dunlop. Haynes, 2014. Удобочитаемое введение, изложенное в доступном стиле Haynes.
  • Погода для чайников, Джон Д. Кокс. John Wiley & Sons, 2011. Простое руководство, написанное в строгом формате манекенов, включая облака, штормы, местную и глобальную погоду, а также необычную погоду, такую ​​как ураганы.
  • Грубый путеводитель по погоде Роберта Хенсона. Penguin/Rough Guides, 2007. Очень четко написанное, хорошо иллюстрированное руководство. Все, что вам нужно знать, объясняется просто!
  • Погода имеет значение Бернар Мерген. University Press of Kansas, 2008. Почему мы так заботимся о погоде? Как это повлияло на нашу историю?

Книги – для младших читателей

  • Everything Weather Кэти Фурганг. National Geographic Kids, 2018: увлекательный, красочный 64-страничный обзор с фотографиями и заданиями (для детей от 8 до 10 лет)
  • Очевидец: Погода Брайана Косгроува. Dorling Kindersley Children’s, 2016: простое иллюстрированное введение на 72 страницах. (Возраст 9–12.)
  • Погода от Майкла Аллаби. Dorling Kindersley Children’s, 2001: ясное и простое введение в работу нашей погоды. (Возраст 9–12 лет.)
  • Справочник по погоде для учителей Тома Конвикки. Libraries Unlimited, 1999. В нем содержится несколько хороших и простых занятий по погоде для детей, в том числе сведения о том, как построить несколько различных типов гигрометров (в главе 6).

Веб-сайты

Общие сайты
  • Национальная метеорологическая служба NOAA: официальный справочник по погоде и климату США.
  • Метеобюро: Обучение: официальная метеорологическая служба Великобритании.
  • The Weather Doctor: большая коллекция статей о погоде от покойного (доктор) Кейта С. Хейдорна.
Как сделать гигрометр
  • Счастливый ученый: погода из сосновой шишки: Роберт Крампф объясняет, как сделать более точную форму гигрометра из сосновой шишки, прикрепив к конусу булавку, которая будет усиливать его движения и служить указателем по шкале.
  • Сделать гигрометр из прядей волос: подробные инструкции с замечательного сайта Science Buddies.

Сборка собственной метеостанции на базе Arduino

  • Практический Arduino: приемник метеостанции: от авторов книги «Практический Arduino» — простой проект для мониторинга данных с метеостанции.
  • Погодная станция/термостат Arduino от sspence, Instructables. Монитор погоды Arduino на солнечных батареях и контроллер кондиционирования воздуха.
  • Установка USB-метеостанции на Raspberry Pi от Peter Mount. Для поклонников Пи есть альтернативный проект.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2018. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подписывайтесь на нас

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените эту страницу или оставьте отзыв, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2018) Гигрометры. Получено с https://www.explainthatstuff.com/hygrometers.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Подробнее на нашем веб-сайте…

  • Средства связи
  • Компьютеры
  • Электричество и электроника
  • Энергия
  • Машиностроение
  • Окружающая среда
  • Гаджеты
  • Домашняя жизнь
  • Материалы
  • Наука
  • Инструменты и инструменты
  • Транспорт

↑ Вернуться к началу

Как работают гигрометры | Измерение влажности

Как работают гигрометры | Измерение влажности — объясните это

Вы здесь:
Домашняя страница >
Инструменты, инструменты и измерения >
Гигрометры

  • Дом
  • индекс А-Я
  • Случайная статья
  • Хронология
  • Учебное пособие
  • О нас
  • Конфиденциальность и файлы cookie

Реклама

Если вы когда-нибудь были в засушливой пустыне или в изнуряющей жаре тропического леса, вы наверняка это запомните. Что делает эти
экстремальные условия настолько отличаются друг от друга, что их влажность :
количество водяного пара в атмосфере. Пустыни, очевидно,
содержат мало воды или вообще не содержат ее, а поход по тропическому лесу может
чувствовать себя так же, как пройти через душ. Измерение влажности – это
важной частью прогнозирования погоды, а также очень полезным для
садовники с оранжереями и люди, которые держат сауны. Мы можем сделать это
просто и эффективно с хитрыми приборами под названием гигрометры .
Давайте посмотрим, как они работают!

Фото: Традиционный дом погоды в стиле Шварцвальда построен вокруг очень простого гигрометра. Женщина (слева) и мужчина (справа) стоят на вращающемся поворотном столе, поддерживаемом скрученным волокном (оранжевый). Когда влажность высокая в сырую погоду, волосы распускаются, и поворотный стол вращается по часовой стрелке, поэтому мужчина выходит со своим зонтиком. Когда становится суше, волосы затягиваются, вертушка крутится в другую сторону, и женщина выходит на солнце!

Содержание

  1. Что такое влажность
  2. Как мы можем измерить изменения влажности?
  3. Гигрометры с витыми волокнами
  4. Психрометры
  5. Электронные гигрометры
  6. Приложения гигрометра
  7. Гигрометры на метеостанциях
  8. Узнать больше

Что такое влажность?

Фото: Измерять влажность можно смартфоном, но только если в него встроен датчик влажности (или подключенный к нему). Это ретро-приложение влажности для Android представляет собой скриншот из «Гигрометра» Борце Трайковски.

Влажность — это влажность окружающего нас воздуха. Это определенно то, что мы можем чувствовать,
но мы не всегда можем это увидеть… так как же мы можем точно измерить это?

Прежде чем мы сможем понять, как что-то измерить, мы должны иметь представление о
что мы измеряем и что наши измерения будут означать.
Мы измеряем большинство вещей в научных единицах того или иного типа, таких как
килограммы, метры или секунды; но влажность немного другая,
и мы обычно измеряем его двумя совершенно разными способами.

Одно из возможных измерений называется удельной влажностью , которая представляет собой массу
водяного пара, присутствующего в килограмме массы воздуха (включая воду), выраженное в таких единицах, как граммы на килограмм. Есть очень похожее измерение, называемое коэффициентом смешивания , которое представляет собой массу
водяного пара в килограмме массы сухого воздуха, также записывается в таких единицах, как граммы на килограмм.

Гораздо более распространенное измерение называется относительной влажностью , т.е.
количество водяного пара в воздухе по сравнению с
максимальное количество, которое могло бы быть при этой температуре,
записывается в процентах (без каких-либо единиц).
В действительно влажный и сырой день относительная влажность, вероятно, будет 90–100 процентов; на
сухой день, дует сухой ветер, и вероятность дождя практически отсутствует,
скорее всего, 60–75 процентов.
Когда мы говорим о «влажности» в процентах, мы имеем в виду относительную влажность.

Поскольку для большинства людей конкретная влажность практически не имеет значения, прогнозы погоды обычно
указывают относительную влажность, а удобные для пользователя гигрометры откалиброваны (отмечены
с измерениями на их циферблатах или дисплеях).

Рекламные ссылки

Как можно измерить изменения влажности?

Произведение искусства: На протяжении столетий люди изобретали все более изощренные способы измерения влажности. На этой иллюстрации показан набор термометров и гигрометров из Флоренции 17 века.
Работа Лоренцо Магалотти (1637–1712) из ​​его классического Saggi di naturali Esperienze («Очерки естественных экспериментов») любезно предоставлена
Библиотека Конгресса США.

Многие растения реагируют на изменение влажности. Сосновые шишки раскрывают свои
колючки, когда она сухая (чтобы высвободить семена) и плотно закрыть их, когда
мокро. Вот почему (как известно большинству детей) можно использовать упавший
сосновая шишка, чтобы выяснить, насколько влажно снаружи. Сосновые шишки не
самые точные гигрометры, однако не в последнюю очередь потому, что для них требуется довольно много времени
открывать и закрывать, но вы все равно можете делать забавные и интересные домашние гигрометры
с ними, и они проводят хорошие научные эксперименты (см. ссылки ниже).

Фото: Сосновая шишка — простой гигрометр. Он плотно закрывается, когда влажный (вверху), и открывается, когда сухой (внизу). Хотя вы можете построить небольшой домашний гигрометр из сосновой шишки, потребуется некоторое время, чтобы отреагировать на изменения влажности.

Гигрометры с витыми волокнами

Некоторые устройства для измерения влажности не намного сложнее сосновых шишек. В
дом погоды,
маленький мужчина и маленькая женщина стоят по двое
дверные проемы закрытого деревянного ящика. Когда пойдет дождь, мужчина
выходит из своей двери с зонтом; когда сухо, человек идет
внутри, и вместо этого из двери выскакивает женщина. Внутри погоды
дом, две фигуры установлены на поворотном столе и подвешены к
кусок туго скрученных волос (или растительного волокна). Когда она сухая, волосы затягиваются
и поворачивает проигрыватель в одну сторону. Во влажных условиях волосы ослабевают
вместо этого поворотный стол вращается в другую сторону. Так же, как вы можете
сделайте домашний гигрометр из сосновой шишки, чтобы вы могли сделать то же самое
с прядью собственных волос или услужливого друга! (Опять же, вы найдете несколько ссылок ниже.)

Работа: Типичный гигрометр из скрученных волокон. До того, как электронные гигрометры стали популярными
в 20 веке большинство недорогих гигрометров работали так, как этот, запатентованный Луи Ульманом из Нэшвилла, штат Теннесси, в 1859 году.
У него есть коробка (открытая для воздуха, чтобы влага могла проникать и выходить) с кусочком скрученного растительного волокна (оранжевого цвета) внутри. Волокно соединено с стрелкой (красной), которая вращается вокруг циферблата, и при изменении влажности волокно либо натягивается, либо ослабляется, перемещая стрелку вверх или вниз по циферблату.
Как поясняет Уллман в своем патенте, можно использовать различные растительные волокна, в том числе из
Герань эродиум.
Изображение из патента США № 25,457: Гигрометр предоставлен Управлением по патентам и товарным знакам США.

Психрометры

Сосновые шишки и погодные домики дают довольно расплывчатое указание на
влажность в лучшем случае. Как мы можем представить некоторые цифры относительно влажности и
измерять точнее? Одним из способов является использование инструмента, называемого
психрометр (также известный как термометр с влажным и сухим термометром).
Он использует пару термометров, стоящих рядом. У одного есть лампочка
открытые для воздуха; у другого есть лампочка, покрытая мокрой тканью.
вода на ткани вызывает испарение и потерю тепла от лампочки,
делает его показания ниже, чем на сухом термометре.
количество испарения (и понижение температуры) зависит
от того, сколько водяного пара уже находится в атмосфере. Измерение
разница температур между двумя термометрами позволяет
измерить относительную влажность.

Иллюстрация: типичный психрометр (влажно-сухой термометр) имеет два термометра.
бок о бок. Один из них (слева) представляет собой сухой термометр и просто измеряет температуру окружающего воздуха.
как любой обычный термометр. Другой термометр (справа) — это смоченный термометр: его колба погружена в бутылку или резервуар.
жидкости (зеленый) у основания. Вы измеряете влажность, сравнивая показания двух термометров. С использованием
скользящего указателя (синий), вы можете прочитать влажность на вращающейся диаграмме (желтый) в центре, который
по сути, это справочная таблица, которая преобразует разницу температур в измерения влажности.
Эта конкретная версия влажно-сухого гигрометра была изобретена в 1930-х годов Джона Леонарда Шварца из Филадельфии, а рисунок взят из его патента США № 1 933 283: гигрометр, любезно предоставленного Управлением по патентам и товарным знакам США.

Электронные гигрометры

Фото: Электронный гигрометр Холмса имеет хорошо читаемый циферблат.
Доступно множество других брендов, включая Honeywell и GE Panametrics.
Фото предоставлено Беном Уинслоу, опубликовано на Flickr в 2008 г.
по лицензии Creative Commons.

Фото Керамическая чувствительная мембрана электронного гигрометра. Фото предоставлено
Исследовательский центр НАСА в Лэнгли (NASA-LaRC).

В век, когда практически все измеряется для нас, мгновенно
и в электронном виде последнее, что многие из нас хотят делать, это играть на скрипке
о с термометрами и мокрыми тряпками. Тогда слава небесам за
электронные гигрометры. Как правило, они измеряют
емкость или
сопротивления пробы воздуха и исходя из этого рассчитайте влажность.
В емкостном гигрометре есть две металлические пластины, внутри которых находится воздух.
между ними. Чем больше воды в воздухе, тем больше она влияет
емкость пластин (способность накапливать статический электрический заряд).
Измеряя, сколько заряда может быть сохранено, можно измерить
влажность быстро и точно. В резистивном датчике
электричество проходит через кусок керамического материала, находящегося под
воздуха. Чем выше влажность, тем больше водяного пара конденсируется внутри
керамики, изменяя свое сопротивление. Измерение силы тока
течет через керамику, дает точное измерение
влажность.

Приложения гигрометра

В наши дни вы даже можете получить приложения гигрометра для мобильных телефонов; вам понадобиться
смартфон со встроенным датчиком влажности или автономный датчик, к которому вы можете подключиться с помощью USB-кабеля или Bluetooth (беспроводного) соединения, чтобы заставить их работать.
Несколько приложений гигрометра также работают более косвенно, определяя ваше местоположение (из «служб определения местоположения» или спутникового GPS-приемника телефона) и отправляя запрос на сервер локальной метеостанции, который отправляет обратно измерение влажности для отображения на вашем телефоне. Теперь это грубое измерение влажности по погоде.
станции, которая может находиться за много километров или миль от вашего дома. Это даст вам приблизительное представление
общей влажности (если это сухой или дождливый день), но не точной местной влажности
прямо там, где вы находитесь.

Гигрометры на метеостанциях

Фото: Основные части переносной военной метеостанции. Этот может отправлять свои показания автоматически
с помощью передатчика на солнечной энергии. Фото Maynelinne De La Cruz предоставлено
ВВС США.

Типичная электронная метеостанция содержит
термометр (измеряет температуру),
барометр (измеряет максимальное и минимальное давление воздуха),
датчик осадков (дождей),
анемометр,
и наш старый друг, гигрометр!

Современные электронные метеостанции обычно имеют ЖК-дисплей, который
автоматически показывает все измерения и мгновенно обновляет их,
избавляя от необходимости читать инструменты один за другим. С использованием
измерений микрочип внутри тоже вычислит и отобразит что-то под названием
тенденция (приблизительный прогноз погоды на следующий день,
суммируется простой картинкой, такой как солнце (хороший день), отчасти
затененное солнце (пасмурный день) или дождевая туча (влажный день). Электронные станции
также обычно имеют память, поэтому они могут записывать сотни отдельных
измерения, охватывающие последние несколько месяцев. Некоторые станции могут быть
подключен к компьютеру
с помощью USB-кабеля, чтобы вы могли загружать свои данные и рисовать правильную погоду
и климатические карты.

Фото: Эта традиционная метеостанция оснащена гигрометром и другим оборудованием для прогнозирования погоды. Белая коробка с жалюзи, называемая экраном Стивенсона, защищает инструменты от прямого солнечного тепла, но позволяет воздуху циркулировать внутри, что обеспечивает более надежные измерения.

Изобретение собственной метеостанции

Достаточно легко собрать вместе несколько основных приборов для измерения погоды — термометр, гигрометр,
осадкомер и т. д. — чтобы делать свои собственные местные записи и прогнозы, но как насчет этого?
автоматически? Есть ли альтернатива покупке готовой электронной метеостанции? Конечно!
Благодаря широкой доступности электронных микроконтроллеров, таких как
Ардуино
(и Raspberry Pi настроен на работу аналогичным образом) это
относительно легко превратить ваш компьютер в самодельную метеостанцию, которая может получать данные с электронных
датчиков и составлять прогнозы погоды и климатические карты. Я добавил несколько ссылок на Arduino-типа
проекты метеостанций в нижней части дальнейшего чтения ниже.

Теперь построить собственную метеостанцию ​​— это круто и современно, но как насчет того, чтобы
пытались сделать это полвека назад, до того, как компьютеры и микроэлектроника произвели революцию в мире.
Невозможно? Не тут-то было! Пролистайте зарегистрированные патенты в US Patent and Trademark.
Office, и вы обнаружите, что многие люди пытались создать механические, электрические и
электронные приборы, которые могут автоматически записывать данные с метеостанций.

В 1942 году Гарри Даймонд и Уилбур Хинман-младший из Национального бюро стандартов США (NBS) построили
замечательное автоматическое оборудование для записи погоды, которое вы можете увидеть здесь. Используя хитрую смесь механических
устройства (рычаги, шестерни и
часовой механизм), простые электрические схемы и радиопередатчик, он собирал данные о давлении, температуре, влажности, направлении ветра, скорости ветра и осадках и автоматически передавал их в приемный пункт с помощью кодированных радиосигналов.
Ешь свое сердце, Ардуино!

Рисунок: Как работала автоматическая метеостанция Даймонда и Хинмана: во-первых, они разработали общий механизм (1, зеленый), который мог преобразовывать движения, вызванные различными видами механических датчиков, в движения переменного резистора, другими словами, вращать механические движения. в измеряемые электрические токи. Затем они изготовили простые механические датчики погоды, которые по-разному приводили в действие этот механизм. Здесь показаны три из них. 2 — барометр-анероид, в котором расширяющаяся и сжимающаяся
ячейка-анероид перемещает рычаг вверх и вниз при изменении давления; 3 — датчик влажности, который измеряет влажность по натяжению тех проводов, которые предположительно натягиваются или ослабевают в зависимости от того, насколько влажный или сухой воздух; 4 — дождемер, в котором ведро движется вниз и вращает колеса по мере заполнения дождем. Наконец, они разработали способ преобразования измерений сопротивления в коды, которые можно было бы передавать с помощью радиосигналов. Подробнее об этом читайте в патенте США 2 287 786: Автоматическая метеостанция Гарри Даймонда и Уилбура Хинмана-младшего, правопреемников правительства США, запатентованного 30 июня 19 года.42. Изображение предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США с незначительным редактированием и раскрашиванием оригинала для повышения четкости.

Узнайте больше

На этом сайте

  • Осушители
  • Твердые вещества, жидкости и газы
  • Вода

Книги – для читателей постарше

  • Метеорология сегодня: введение в погоду, климат и окружающую среду
    К. Дональд Аренс, Роберт Хенсон. Cengage, 2021. Содержательный, четко написанный учебник.
  • Haynes Meteorology Manual: Практическое руководство по погоде от Storm Dunlop. Haynes, 2014. Удобочитаемое введение, изложенное в доступном стиле Haynes.
  • Погода для чайников, Джон Д. Кокс. John Wiley & Sons, 2011. Простое руководство, написанное в строгом формате манекенов, включая облака, штормы, местную и глобальную погоду, а также необычную погоду, такую ​​как ураганы.
  • Грубый путеводитель по погоде Роберта Хенсона. Penguin/Rough Guides, 2007. Очень четко написанное, хорошо иллюстрированное руководство. Все, что вам нужно знать, объясняется просто!
  • Погода имеет значение Бернар Мерген. University Press of Kansas, 2008. Почему мы так заботимся о погоде? Как это повлияло на нашу историю?

Книги – для младших читателей

  • Everything Weather Кэти Фурганг. National Geographic Kids, 2018: увлекательный, красочный 64-страничный обзор с фотографиями и заданиями (для детей от 8 до 10 лет)
  • Очевидец: Погода Брайана Косгроува. Dorling Kindersley Children’s, 2016: простое иллюстрированное введение на 72 страницах. (Возраст 9–12.)
  • Погода от Майкла Аллаби. Dorling Kindersley Children’s, 2001: ясное и простое введение в работу нашей погоды. (Возраст 9–12 лет.)
  • Справочник по погоде для учителей Тома Конвикки. Libraries Unlimited, 1999. В нем содержится несколько хороших и простых занятий по погоде для детей, в том числе сведения о том, как построить несколько различных типов гигрометров (в главе 6).

Веб-сайты

Общие сайты
  • Национальная метеорологическая служба NOAA: официальный справочник по погоде и климату США.
  • Метеобюро: Обучение: официальная метеорологическая служба Великобритании.
  • The Weather Doctor: большая коллекция статей о погоде от покойного (доктор) Кейта С. Хейдорна.
Как сделать гигрометр
  • Счастливый ученый: погода из сосновой шишки: Роберт Крампф объясняет, как сделать более точную форму гигрометра из сосновой шишки, прикрепив к конусу булавку, которая будет усиливать его движения и служить указателем по шкале.
  • Сделать гигрометр из прядей волос: подробные инструкции с замечательного сайта Science Buddies.

Сборка собственной метеостанции на базе Arduino

  • Практический Arduino: приемник метеостанции: от авторов книги «Практический Arduino» — простой проект для мониторинга данных с метеостанции.
  • Погодная станция/термостат Arduino от sspence, Instructables. Монитор погоды Arduino на солнечных батареях и контроллер кондиционирования воздуха.
  • Установка USB-метеостанции на Raspberry Pi от Peter Mount. Для поклонников Пи есть альтернативный проект.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2018. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подписывайтесь на нас

Оцените эту страницу

Пожалуйста, оцените эту страницу или оставьте отзыв, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.