Влияние атмосферы на организмы людей и животных, растения, технику или неживые материалы, не ограничивается температурой. Не менее важной характеристикой служит и относительная влажность. Биологические существа, за исключением некоторых приспособившихся видов, плохо переносят повышенное или чересчур низкое количество водяных паров в воздухе. Страдает и техника, вместе с исходными материалами, из которых она изготовлена. Высокая влажность ускоряет процессы окисления механизмов и контактных площадок, приводит к замыканиям и изменениям в характеристиках работы электронных компонентов. Повышенная сухость, наоборот — вытягивает воду из смазок и технических жидкостей в движущихся частях, вызывает перегрев.
Кроме перечисленных взаимосвязей, не стоит забывать и о том, что насыщенность атмосферного воздуха влагой говорит о скором дожде или снегопаде. Резкое изменение характеристики предупреждает о последующей буре. То есть, зная текущие состояние насыщения парами воздуха, можно с высокой вероятностью предсказать последующую погоду.
Для определения текущего значения, используются специальные детекторы. Среди которых, наибольшее распространение получило устройство с названием — аспирационный психрометр Ассмана, по имени его изобретателя. Изначально прибор ориентирован целям определения показаний в моменты полетов на воздушном шаре. Со временем, точность измерений оценили и стали применять устройство повсеместно.
Что касается психрометра, — Ассман, не изобрел сам принцип его работы, а просто модифицировал существующий аппарат Августа (имя создателя) используемый в тех же целях. В последнем была проблема — получаемые показания искажались в зависимости от скорости воздушного потока, оббегающего чувствительные части измерителя. Разработка Ассмана позволила выровнять характеристику, выполняя действия по созданию непрерывного движения в одном темпе атмосферного газа вокруг компонентов прибора.
Описание устройства и вычисление влажности
Психрометр, как устройство в комплексе, представляет собой два градусника. Один из них взаимодействует своей чувствительной частью с воздушной средой напрямую, второй через смоченную жидкостью ткань. По разнице показаний между ними, используя формулу или специализированную таблицу и получают текущее значение относительной или абсолютной влажности воздуха. Аспирационный психрометр, отличается от классического, защитой обоих градусников и их чувствительных частей от переменного движения воздушных масс. С настоящей целью, измерители температуры накрыты пустотелыми стеклянными трубками, свободными для доступа воздуха понизу и соединенными в единый узел поверху. В получившееся закрытое внутреннее пространство, вентилятором или компрессором, нагнетается атмосферный воздух с постоянной скоростью 2 м/с (согласно стандарту).
Для определения значения абсолютной влажности, берут за основу информацию с сухого градусника t1, влажного t2 и текущее атмосферное давление B. Далее применяют формулу:
Вместо вычислений, чтобы получить относительную влажность в %, сравнивают показания аспирационного психрометра с соответствующим в специализированной таблице. Каждое из полученных значений от измерителя, соответствует определенному проценту количества водяных паров в атмосфере.
Погрешность к результату из таблицы и реальному состоянию атмосферы, не превышает и одного процента.
Физика работы
Принцип функционирования психрометра основан на затратах энергии при испарении жидкости. Физика процесса, подразумевает охлаждение поверхности, скрытой под влажным материалом, пока вода из него уходит в атмосферу. Чем выше изначальное количество паров жидкости в воздухе, тем медленнее сохнет покрытие чувствительной части градусника. Соответственно и охлаждение происходит дольше. При 100% влажности процесс стоит на месте и показания обоих измерителей температуры равны. Именно получаемая разница и служит основой вычисления, текущего количества паров жидкости в атмосфере.
Методы проверки аппарата
Существует три 100% симптома определяющих работоспособность аспирационного психрометра:
- Показания обоих градусников равны значениям другого эталонного измерителя влажности. Значит устройство полностью работоспособно.
- Равенство значений термометров — если уровень в обоих измерителях одинаков, а колба с жидкостью полна, значит градусники вышли из строя. К примеру, нарушилась структура трубочек, содержащих ртуть или спирт, в результате удара.
- Если на одном из измерителей показания со временем не меняются — значит он неисправен.
В сущности, есть еще одна часть аспирационного психрометра, которая может выйти из строя. Речь идет о двигателе или механизме вентилятора. Показания устройство будет продолжать давать в случае неисправности детали, но они будут не верными. Проверяется фактор по шуму, производимому аппаратом. Его отсутствие дает первое подозрение на поломку. Кроме того, если вентилятор работает, снизу и сверху психрометра ощущается ток воздуха. Последний хорошо виден, если поднести к прибору открытое пламя. Оно начнет колебаться под действием тяги создаваемой аспирационной головкой.
Комплект поставки
Устройство в своей основе используется для серьезных метеорологических измерений не только влажности воздуха на улице, но и контроля ее в помещениях производств. К последним, относятся такие критичные по требованиям к атмосферным водяным парам, как мукомольные предприятия, или заводы изготовляющие радиоэлектронные компоненты.
Перечисленное вынуждает производителей осуществлять единовременную поставку в комплектации всех необходимых частей нужных для ведения работы с прибором. Сюда относится и пипетка для заполнения колбы, заводной ключ (в случае механического вентилятора), а также весь необходимый крепеж аппарата. Обязательна и инструкция, вместе с таблицей соответствий.
Измерительный прибор, оснащается одним из двух видов вентиляторов, осуществляющих ток воздуха: механическим и электрическим. Для работы первого нужно выполнять завод пружины, второй использует ток бытовой сети питания 220 В. Несмотря на кажущуюся архаику механического — он предназначен для мест где нет подведенного электричества.
Методика измерений
Психрометр устанавливается на ровную поверхность или крепиться в вертикальном положении на опорные штанги. Высота размещения выбирается наиболее соответствующей глазам оператора. Колба для жидкости заполняется водой. После включается или заводиться аспирационная головка. Через 15–30 минут работы, в зависимости от модели аппарата, можно снимать первые показания. Процедура выполняется методом осмотра значений, определенных термометрами и расчета влажности согласно психометрической таблице или формуле.
По мере испарения жидкости из колбы ее уровень восполняют. Если измерения паров проводятся при температурах ниже нуля, проверяется их допуск в пределы от −25 до 50 °С.
Другие измерители влажности воздуха
Психрометр Августа и его вариант, предложенный Ассманом, не единственные существующие аппараты, измеряющие влажность воздуха. Сейчас больше распространены бытовые и профессиональные метеостанции, работающие на основе цифровых технологий. В них, текущая влажность измеряется специализированным датчиком, показания которого обрабатываются микроконтроллером для предоставления оператору-человеку или дальнейшего анализа. Возможности названых устройств, позволяют использовать их не только для контроля текущего количества водяных паров. Они, в зависимости от состояния атмосферы, способны запускать осушающее или увлажняющее воздух оборудование.
Для тех случаев, когда применение электрических метеостанций невозможно, используют иные механические гигрометры, не требующие постоянного обслуживания, как аппараты Августа или Ассмана. Физический принцип их действия — расширение или сжатие материалов в зависимости от текущего наличия водяных паров. К сожалению, точность показаний по такому детектору чуть ниже и составляет уже около 5%, в отличие от 1% даваемого аспирационными психрометрами.
Загрузка...
