Известные всем со школы приборы типа ВИТ (ВИТ-1, ВИТ-2), позволяющие измерять относительную влажность воздуха, похоже, скоро уйдут в прошлое. На смену им приходят современные измерители влажности воздуха с микропроцессорным управлением. О достоверности результатов, полученных с помощью этих, кардинально различающихся по методу измерения приборов и пойдет речь в этой статье (Читайте также статью "Что такое влажность воздуха? Как правильно измерять влажность? Давление водяного пара. Таблицы и примеры расчета."). Далее для краткости будем именовать их соответственно: «термогигрометры ВИТ» и «цифровые термогигрометры». Рассмотрим два метода измерения относительной влажности воздуха, используемых в этих приборах:
Психрометрический метод измерения относительной влажности воздуха.
Термогигрометры ВИТ используют психрометрический метод измерения влажности, основанный на разнице показаний "сухого" и "увлажненного" термометров. После снятия показаний термометров по психрометрической таблице определяют относительную влажность воздуха. Это исторически самый старый метод измерения относительной влажности воздуха.
На погрешность измерения при использовании этого метода оказывают влияние атмосферное давление, скорость аспирации, температура воздуха, чистота заливаемой воды, запыление тканевого материала. Кроме всего погрешность, возникающую при изменении свойств тканевого материала (например, тканевый материал запылится и высохнет) и изменении скорости движения воздуха около датчиков, трудно заметить. В итоге, даже поверенный психрометр может иметь недостоверность показаний 20 % и выше, особенно при низких уровнях влажности. К недостаткам психрометрических термогигрометров ВИТ можно отнести постоянную необходимость контроля влажного тканевого материала, обязательное введение индивидуальных поправок к показаниям термометров. Самое неоспоримое достоинство же таких приборов очень привлекательная цена.
Метод прямого измерения относительной влажности воздуха.
Современные цифровые термогигрометры используют так называемый метод прямого измерения относительной влажности воздуха. Для измерения влажности прямым методом используются датчики, основанные на различных физических принципах и выполненные по различным технологиям. Можно выделить основные четыре типа датчиков: емкостные, резистивные, на основе оксида олова и на основе оксида алюминия. Рассмотрим кратко особенности каждого типа (табл. 1).
Таблица 1.
| Тип датчика | Особенности |
| Емкостной | Высокая надежность, высокий выход годных кристаллов, низкая стоимость, широкий рабочий диапазон. |
| Резистивный | Самые дешевые, малая доля рынка. |
| На основе оксида олова | Плохая стабильность, плохая взаимозаменяемость |
| На основе оксида алюминия | Узкий диапазон измерения (малая влажность) |
Из этих представленных четырех основных типов для измерения влажности самым оптимальным по совокупности параметров является емкостной. Он обеспечивает широкий диапазон измерений, высокую надежность и низкую стоимость при использовании микроэлектронной технологии, которая позволяет производить емкости планарного типа тонкопленочным методом. Благодаря этому мы имеем миниатюрные габариты чувствительного элемента, возможность имплементации на кристалле специализированной интегральной схемы обработки сигнала. Технологичность и высокий выход годных кристаллов обеспечивают малую стоимость продукции данного типа. Итак, для измерения влажности емкостной метод является лучшим.
Именно такие датчики для измерения относительной влажности применяются в современных цифровых термогигрометрах.
Особенно хочется обратить внимание на ряд специфических моментов, возникающих при определении параметра относительной влажности в рабочих, производственных и других помещениях в холодное время года.
В холодное время года относительная влажность в помещениях имеет низкое значение (15-30 %). С наступлением холодного времени года приходится констатировать, что достаточно часто пользователи, сопоставляя результаты измерения относительной влажности, полученных с помощью цифровых приборов, оснащенных емкостными датчиками, с показаниями приборов типа ВИТ, получают совершенно расходящиеся результаты. Так, в холодное время года, используя при замерах приборы ВИТ, получают значения относительной влажности 40...70 % в отапливаемых помещениях. Цифровые приборы в тех же условиях показывают гораздо меньшую величину относительной влажности. Показания какого прибора верны, если и тот и другой прибор прошли метрологическую поверку? Далее этот вопрос будет рассмотрен подробно.
Таблица 2.
Соотношение между параметрами абсолютной (a), относительной (φ) влажности, объемным влагосодержаниемт (Х, ppm) и температурой точки росы (tросы), при температуре исследуемого воздуха t =+20 °С.
| φ,% | а, г/м3 | X, ppm | tросы,°С | φ, % | а, г/м3 | X, ppm | tросы,°С |
| 0,56 | 0,123 | 127 | -40 | 60,00 | 10,60 | 13842 | 12 |
| 0,68 | 0,150 | 159 | -38 | 64,00 | 11,30 | 14777 | 13 |
| 0,86 | 0,186 | 198 | -36 | 68,00 | 12,06 | 15777 | 14 |
| 1,07 | 0,230 | 246 | -34 | 73,00 | 12,80 | 16830 | 15 |
| 1,33 | 0,284 | 340 | -32 | 77,65 | 13,60 | 17934 | 16 |
| 1,63 | 0,345 | 376 | -30 | 82,93 | 14,48 | 19151 | 17 |
| 1,97 | 0,420 | 462 | -28 | 88,20 | 15,36 | 20368 | 18 |
| 2,44 | 0,510 | 566 | -26 | 93,90 | 16,30 | 21684 | 19 |
| 3,00 | 0,622 | 691 | -24 | 100,0 | 17,30 | 23097 | 20 |
| 3,64 | 0,740 | 841 | -22 | 18,30 | 24540 | 21 | |
| 4,41 | 0,900 | 1020 | -20 | 19,40 | 26092 | 22 | |
| 5,34 | 1,08 | 1230 | -18 | 20,00 | 27724 | 23 | |
| 6,46 | 1,30 | 1490 | -16 | 21,77 | 29447 | 24 | |
| 7,74 | 1,64 | 1790 | -14 | 23,00 | 31263 | 25 | |
| 8,55 | 1,70 | 1960 | -13 | 24,40 | 33171 | 26 | |
| 9,27 | 1,84 | 2140 | -12 | 25,70 | 35184 | 27 | |
| 10,20 | 2,01 | 2349 | -11 | 27,20 | 37303 | 28 | |
| 11,50 | 2,27 | 2560 | -10 | 28,70 | 39523 | 29 | |
| 12,11 | 2,38 | 2804 | -9 | 30,40 | 41868 | 30 | |
| 13,30 | 2,58 | 3060 | -8 | 32,05 | 44342 | 31 | |
| 14,45 | 2,81 | 3338 | -7 | 33,80 | 46921 | 32 | |
| 16,73 | 3,05 | 3630 | -6 | 35,60 | 49645 | 33 | |
| 17,10 | 3,31 | 3965 | -5 | 37,60 | 52500 | 34 | |
| 18,72 | 3,60 | 4320 | -4 | 39,60 | 55500 | 35 | |
| 20,20 | 3,89 | 4695 | -3 | 41,70 | 58631 | 36 | |
| 22,14 | 4,22 | 5100 | -2 | 43,90 | 61934 | 37 | |
| 24,06 | 4,50 | 5549 | -1 | 46,20 | 65381 | 38 | |
| 26,00 | 4,80 | 6020 | 0 | 48,60 | 69000 | 39 | |
| 28,04 | 5,20 | 6481 | 1 | 51,15 | 72789 | 40 | |
| 30,13 | 5,60 | 6950 | 2 | 53,80 | 76763 | 41 | |
| 32,40 | 5,90 | 7480 | 3 | 56,50 | 80921 | 42 | |
| 34,75 | 6,30 | 8028 | 4 | 59,40 | 85263 | 43 | |
| 37,27 | 6,80 | 8609 | 5 | 62,30 | 89737 | 44 | |
| 40,00 | 7,26 | 9230 | 6 | 65,14 | 94579 | 45 | |
| 42,80 | 7,70 | 9886 | 7 | 68,70 | 99539 | 46 | |
| 45,80 | 8,20 | 10586 | 8 | 72,05 | 104737 | 47 | |
| 49,06 | 8,80 | 11328 | 9 | 75,60 | 110145 | 48 | |
| 52,50 | 9,40 | 12117 | 10 | 79,20 | 115816 | 49 | |
| 56,00 | 10,00 | 12498 | 11 | 83,06 | 121724 | 50 |
Пример 1: По данным метеосводки: температура атмосферного воздуха ta=0 °С; относительная влажность в атмосфере φa=100 % (=> tросы этого воздуха при этом =tа=0 °С). Температура точки росы (tросы) - величина, характеризующая влажность воздуха: это температура, при которой исследуемый воздух имеет φ=100 % (отн. вл.) или а=аmax (абсолютная влажность в г/м3) - полное влагонасыщение (т.е. при понижении температуры исследуемого воздуха нижеtросы начинается процесс конденсации избыточной влаги - выпадает роса). Воздух с улицы проникает в помещение, где температура t=+20 °С. По таблице 2 видно, что нагревшийся до температуры t=+20 °С атмосферный воздух (у которого влажность tросы= 0 °С), имеет величину относительной влажности φ =26 %, см, строку, где tросы =0 °С.
Пример 2: По данным метеосводки ta = -10 °С; φa =80 %. По таблице 2 определяем, что при tросы = ta = -10 °С максимальное значение абсолютной влажности аmax=2,27 г/м3 (т.е. при 100% относительной влажности). Соответственно, при относительной влажности 80% абсолютная влажность атмосферного воздуха (при ta =-10 °С) составит а=аmax*φ =2,27*0,8=1,82 г/м3.
В помещении t=+21 °С (см. в таблице строка tросы =+21 °С). Находим, что максимальная абсолютная влажность (аmax) воздуха при t=+21 °С составила бы 18,3 г/м3. Получаем значение φ проникшего воздуха (для t=+21 °С): φ =(а/аmax)*100 % =(1,82/18,3)*100 % =9,9%
Пример 3. Допустим, что при той же метеосводке (ta =-10 °С, φa=80 %) исследуется помещение с температурой t =+18 °С. По примеру 2 аатм воздуха 1,82 г/м3. Тогда, по таблице 2 аmax (см. строчку tросы =+18 °С, напоминаем, что при этой температуре точки росы в воздухе содержится максимально возможное количество влаги)=15,36 г/м3, и следовательно: φ (+18 °С)=(аа.в./аmax)*100 % =(1,82/15,36)*100 % =11,8 %
Из приведённых примеров видно, что холодный атмосферный воздух, имеющий на улице высокую влажность (80... 100 %), попадая в отапливаемые помещения, в которых нет специальных увлажнителей воздуха, приобретает низкие значения уровня влажности (10...30 %), т.к. относительная влажность воздуха зависит, в основном, от количества содержащихся в нём молекул воды (которое не меняется при попадании его с улицы в помещения) и его температуры (отличающейся существенно). Разумеется, полученные очень низкие значения влажности обусловлены расчётом для "идеальных" условий. На самом деле, в помещениях влажность будет немного выше расчётных за счёт дыхания людей, неполного воздухообмена с уличным воздухом (влага накапливается), открытых источников влаги (краны, открытые емкости с водой и т.п.), но вклад их не столь значителен.
Следовательно, с одной стороны, чем ниже температура атмосферного воздуха и чем он суше, а с другой стороны, чем выше температура воздуха в помещениях, тем меньше реальная величина относительной влажности воздуха в помещениях.
Итак, мы выяснили, что психрометры, особенно не имеющие системы принудительной аспирации (типа ВИТ), имеют репутацию весьма недостоверных приборов, на точность показания которых влияет ряд причин, рассмотренных выше. Достоверность же результатов, полученных с помощью цифровых измерителей влажности не вызывает сомнений.
В настоящее время рынок цифровых термогигрометров достаточно насыщен. Обширно представлены в этом сегменте и зарубежные и отечественные производители. К сожалению, ряд цифровых термогигрометров неспособны полноценно заменить приборы ВИТ. Этому есть ряд причин, главная из которых, это отсутствие у прибора сертификата об утверждении типа средства измерения. Это в основном дешевые приборы производства КНР. Приборы же отдельных отечественных производителей не выдерживают критики по таким качественным параметрам, как эргономика и главное надежность. А качество, как известно, категория экономическая.
Как пример хорошо сбалансированных по соотношению цена/качество приборов для измерения температуры и влажности, можно привести Портативный измеритель влажности IT-8-RHT
Этот переносной измеритель влажности производства НПК «Рэлсиб» обладает рядом достоинств:
• Широкий диапазон температуры эксплуатации от мин 40°С до +55°С
• Подключение взаимозаменяемых первичных преобразователей через соединители
• Два варианта подключения преобразователя температуры и влажности: жёстко к корпусу, через соединительный кабель
• Наличие дополнительного канала с НСХ Pt1000 для измерения температуры в широком диапазоне
• Широкий ассортимент датчиков температуры для дополнительного канала измерения
• Высокая точность измерения
• Низкая дополнительная температурная погрешность
• Задание порога звуковой и световой сигнализации
• Запоминание макс. и мин. значений
• Индикация температуры точки росы и точки инея
• Яркий большой светодиодный индикатор
• Возможность пользовательской юстировки без нарушения заводской настройки
• Прочный, герметичный, с прорезиненными вкладышами корпус
Если кроме измерения влажности требуется и регистрация значений, с возможностью просмотра данных на компьютере и формирования отчета, тогда оптимальным прибором для измерения и регистрации будет наш новый переносной измеритель – регистратор влажности и температуры EClerk-M-RHT.
Особенности измерителя-регистратора
• 2 канала
• яркий светодиодный индикатор
• большой объём памяти
• высокая точность
• современный эргономичный корпус
• расширенный диапазон температуры эксплуатации
• современное ПО для конфигурирования и работы с данными
• возможность записи с временными интервалами 
• чувствительный элемент встроен в корпус
• в белом или черном корпусе
Если вам нужен высокоточный прибор для измерения и регулирования относительной влажности воздуха, с возможностью передачи данных по электронной почте - вам подойдет измеритель относительной влажности и температуры ИВИТ-М. Прибор сертифицирован как средство измерения в России, в республиках Казахстан и Беларусь.
Основные достоинста прибора:
• Взаимозаменяемый чувствительный элемент без потери точности
• Высокая точность измерения и стабильность показаний
• Яркий светодиодный индикатор
• Встроенный микронагреватель чувствительного элемента для защиты от конденсации влаги
• Возможность подключения до 247 приборов в одну сеть
• Возможность оснащения архивом и двухпозиционного регулятора
• Различные конструктивные исполнения (канальное, настенное, уличное)
2015 г.
Главный офис компании переезжает на новый адрес.
Уважаемые украинские коллеги, приборы НПК "Рэлсиб" г. Новосибирск вы можете легко и просто купить у нашего белорусского дилера ООО «Белросизмерение».
Задайте свой вопрос: