Измерение влажности воздуха — важные аспекты.

5.1.Величины, характеризующие влажность воздуха

Абсолютная влажность воздуха, или плотность водяного пара, –

количество водяного пара в граммах, содержащееся в одном кубическом метре воздуха (г/м).

Упругость (парциальное давление) водяного пара е,

Измерение влажности воздуха, которая находится в атмосфере, производится в миллибарах (мб) или иногда в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Максимальная упругость водяного пара при данной температуре также выражается в миллибарах или иногда в миллиметрах ртутного столба.

) Зависимость абсолютной влажности воздуха от упругости водяного пара может быть представлена в виде

а	0,81 е	, г/м,	(5.1)
1 t

где е парциальное давление пара в миллибарах; t температура водяного пара; а температурный коэффициент объемного расширения пара.

Упругость пара Е, насыщающего пространство,

Относительная влажность r отношение упругости водяного пара, находящегося в воздухе, к максимально возможной упругости водяного пара при данной температуре выражается в процентах:

	r	e	100, %.	(5.2)
	E

Удельная влажность р количество водяного пара в граммах, содержащегося в одном килограмме влажного воздуха:

	p	622e	, г/кг,	(5.3)
	p

где р – давление атмосферы. Приближенно

p	622e	.
	(5.4)
	p

Отношение смеси f отношение веса водяного пара, содержащегося в одном кубическом метре, к весу сухого воздуха в том же объеме:

	f	622e	, г/кг,	(5.5)
	p e

Относительная концентрация молекул воды в воздухе S отно-

шение парциального давления водяного пара к давлению атмосферы:

S	e	(5.6)
	.
p

Точка росы температура, при которой водяной пар, находящийся в воздухе, достигает состояния насыщения при неизменном давлении. Если известны точка росы и температура воздуха, можно по таблице максимальных упругостей водяного пара определить абсолютную и относительную влажность воздуха.

Дефицит влажности d, или недостаток насыщения, разность между максимально возможной упругостью водяного пара при данной температуре воздуха и упругостью водяного пара, действительно находящегося в воздухе:

5.2. Методы измерения влажности воздуха

Влажность воздуха может быть измерена несколькими методами. Наибольшее распространение получили психрометрический и гигрометрический методы.

Психрометрический метод. Влажность воздуха определяется по разности показаний двух одинаковых психрометрических термометров сухого и смоченного. С поверхности резервуара смоченного термометра происходит испарение, которое зависит от влажности окружающего воздуха. Чем суше воздух, тем интенсивнее испарение с резервуара смоченного термометра и тем ниже его показания по сравнению с сухим термометром. Следовательно, по разности показаний сухого и смоченного термометров можно определить влажность воздуха.

Упругость водяного пара вычисляется по психрометрической формуле. Если на батисте смоченного термометра вода, то используется формула

е = ЕВ Ар(t t)(1 + 0,00115t);	(5.8)
если же на батисте лед, то применяется формула
е = Ел Ар(t t),	(5.9)

где е упругость водяного пара в миллибарах; ЕВ и Ел насыщающая упругость водяного пара над плоской поверхностью чистой воды и чистого льда в миллибарах при температуре смоченного термометра соответственно; р – атмосферное давление в миллибарах; t температура сухого термометра; t1 температура смоченного термометра; А психрометрический коэффициент, зависящий от скорости вентиляции около резервуара смоченного термометра; для станционного психрометра А = 0,0007947 град.-1, для аспирационного психрометра А = 0,000662 град.-1; (l + 0,00115t) дополнительный член, учитывающий зависимость скрытой теплоты парообразования от температуры;

0,88229 коэффициент, учитывающий отличие удельной теплоты сублимации от удельной теплоты конденсации.

Гигрометрический метод. Данный метод измерения влажности воздуха основан на использовании свойства обезжиренного человеческого волоса менять свою длину при изменении влажности окружающего воздух. Исследования показали, что удлинение волоса с вменением относительной влажности воздуха происходит неравномерно. Если обозначить через l длину волоса, а через l общее удлинение его с изменением относительной влажности воздуха от 0 до 100%, то промежуточные удлинения в процентах от общего удлинения будут следующими:

	Относительная
	влажность, %
	Удлинение		20,9	38,8	52,8	63,7	72,2	79,2	85,2	90,5	95,4
	волоса, % от l

Из таблицы видно, что удлинение волоса в процентах от общего удлинения при низкой влажности воздуха происходит быстрее, чем при высокой. Половины своего удлинения волос достигает при относительной влажности около 30%. Не каждый человеческий волос меняет свою длину одинаково, поэтому в гигрометрах используют только такой, изменение длины которого соответствует указанной выше закономерности.

5.3. Приборы для измерения влажности воздуха

Станционный психрометр. Прибор состоит из двух психрометрических термометров с резервуарами одинаковой формы и одинаковых размеров, помещенных рядом на особом штативе в жалюзийной психрометрической будке.

Шарик правого термометра плотно обвязывают кусочком батиста, конец которого погружен в стеклянный стаканчик, наполненный дистиллированной водой (рис. 5.1).

Психрометрический стаканчик устанавливают в проволочном кольце, закрепляемом на штативе при помощи винта . Расстояние от верхнего края стаканчика до шарика термометра

Рис. 5.1. Психрометрический стаканчик

должно быть не менее 2-3 см, для того чтобы края стаканчика не мешали свободному обмену воздуха и исключалась возможность образования около шарика термометра воздуха повышенной влажности. Стаканчик покрывают крышкой с прорезью, через которую пропускают конец батиста.

Термометры для психрометра специально отбирают с возможно более близкими характеристиками (инерция, ход изменения поправок и т. д.).

Измерения с помощью психрометра. Для обеспечения достаточной точности определения относительной влажности с помощью психрометра ошибка в разности отсчетов по термометрам должна быть не более 0,1°. Это требует строгого соблюдения при измерениях определенных правил. Батист термометра должен быть хорошо смочен за 10 15 мин до отсчета, для чего лучше всего, сняв крышку, поднять стаканчик с водой и погрузить в воду шарик термометра, затем снова по-

местить стаканчик на прежнее место. Отсчеты по термометрам должны производиться как возможно быстрее.

Уход за психрометром. Правильное пока-

зание психрометра возможно лишь при хорошо обеспеченном испарении с поверхности смоченного термометра. Для этого следует выбрать надлежащий сорт батиста, правильно обвязать

		его и смачивать дистиллированной водой.
		Повязка батиста производится следующим
		образом. Термометр закладывают в книгу так,
	Рис. 5.2. Повязка батиста на	чтобы его шарик выдавался из книги сантимет-
	резервуар смоченного тер-	ров на 10. Книгу кладут на стол таким образом,
	мометра: а – при положи-	чтобы шарик термометра выдавался над краем
	тельной, б – при отрица-	стола. Затем выбирают	кусочек специально
	тельной температуре
	приготовленного батиста	и примеряют его,

обертывая шарик термометра. Батист должен обертывать шарик термометра только один раз, причем края батиста могут лишь немного заходить друг за друга (не более чем на Д окружности шарика). После того как будет подобран кусочек батиста соответствующий ширины, его смачивают в дистиллированной воде и в мокром виде плотно обертывают вокруг шарика термометра. Подготовив две петли из ниток, сначала одной петлей крепко затягивают батист над верхней частью шарика (рис. 5.2,а), а затем, надев вторую петлю на середину шарика, постепенно стягивают ее под нижней частью шарика, все время расправляя ба-

тист. Нитку под шариком не следует стягивать слишком туго, так как это может ухудшить пропитывание верхней части батиста водой. Последний должен лежать плотно по всей поверхности шарика.

Закончив повязку батиста, вынимают термометр из книги и устанавливают в психрометрической будке на особом штативе.

Нужно следить за тем, чтобы батист всегда был чистым, мягким и влажным. Загрязненный батист плохо впитывает воду, поэтому необходимо менять его не реже двух раз в месяц. В местностях с большой запыленностью воздуха следует особенно внимательно следить за состоянием батиста и менять его по мере загрязнения. В таких местностях, чтобы по возможности предохранить батист от загрязнения, между сроками наблюдений шарик смоченного термометра, обвязанный батистом, можно держать погруженным в стаканчик с водой. За 15 мин до измерений стаканчик необходимо установить в нормальное положение на 2-3 см ниже шарика термометра.

Вода, применяемая для смачивания, должна быть одинаковая на всех станциях, так как присутствие различных веществ, растворенных в воде, может влиять на скорость испарения. Поэтому на всех метеорологических станциях употребляют для смачивания батиста дистиллированную воду. В крайнем случае можно пользоваться чистой снеговой или дождевой водой, которую надо пропустить через фильтровальную бумагу или вату.

Обработка результатов. Вычисление величин влажности воздуха производится по показаниям сухого и смоченного термометров. Упругость водяного пара определяют по психрометрическим формулам (5.8) и (5.9), относительную влажность по формуле (5.2), дефицит упругости водяного пара по формуле (5.7), точку росы по прил. 2 и 3. Упругость водяного пара и дефицит упругости вычисляют с точностью до 0,1 мб, а при отрицательной температуре до 0,01 мб, относительную влажность с точностью до 1%.

Пример. Температура по сухому термометру 20,0°С, по смоченному 17,5°С, давление воздуха 1000,0 мб. Чему равна точка росы?

По приложению 2 находим насыщающую упругость по показаниям смоченного термометра: при t1 = 17,5°С насыщающая упругость Е = 20,0 мб. Подставляем данные в формулу (5.8) и определяем упругость водяного пара:

е = 20,0 0,0007947 1000 (20,0 17,5); (1 + 0,00115 17,5) = 18,0 мб.

Для определения относительной влажности и дефицита упругости водяного пара по приложению 2 находим насыщающую упругость по показаниям сухого

термометра (t = 20,0°С; E = 23,4 мб) и вычисляем относительную влажность и дефицит упругости водяного пара:

	18, 0			мб.
	f 23, 4 100 77%,	d 23, 4 18, 0 5, 4

Точка росы при е = 18 мб будет равна 15,8°С (см. прил. 2).

На практике для ускорения процесса вычисления влажности воздуха пользуются специальными психрометрическими таблицами.

Психрометрические таблицы позволяют определять величины влажности воздуха по данным аспирационного психрометра, по точке росы и температуре воздуха, по относительной влажности и температуре воздуха.

Психрометр аспирационный МВ-4М удобен для работы в экспе-

диционных условиях, так как он портативен и не требует специальных защитных установок (будки). Принцип действия аспирационного психрометра совершенно такой же, как и станционного. Однако существенным отличием и большим его преимуществом является то, что в аспирационном психрометре скорость движения воздуха у резервуаров термометров постоянна (2 м/с), тогда как у станционного психрометра она зависит от скорости ветра у будки. Постоянство скорости движения воздуха в аспирационном психрометре достигается искусственной вентиляцией.

Устройство. Два специальных термометра 1 и 2 (рис. 5.3) укреплены в металлической оправе, состоящей из трубки 3, раздваивающейся книзу, и планочных защит 4. К нижней раздвоенной части трубки 3 с помощью пластмассовых втулок 5 и 6 прикреплены две трубки 9 и 10, являющиеся защитой резервуаров термометров. Верхний конец трубки 3 соединен с аспиратором , просасывающим наружный воздух через разветвление трубки 9 и 10 мимо резервуаров термометров.

Аспиратор 7 имеет пружинный механизм, который и приводит во вращение вентилятор. Пружина заводится ключом 8.

Внутренние трубки 11 и 12 удерживаются при помощи трех лапок, опирающихся на края наружных трубок 9 и 10. Чтобы между наружными трубками 9, 10 и внутренними 11, 12 не было контакта и тепло не передавалось путем теплопроводности, под лапки трубок 11 и 12 подкладываются тонкие эбонитовые или целлулоидные кольца. Резервуар одного из термометров (правый 2) обвязан батистом, коротко обрезанным под резервуаром. Весь прибор никелирован и отполирован. Психрометр снабжается особым железным крюком-подвесом 15 для крепления психрометра.

Рис. 5.3. Аспирационный психрометр

Психрометр аспирационный не требует какой-либо дополнительной защиты и может устанавливаться совершенно открыто, так как на правильность показаний этого прибора прямая солнечная радиация не влияет. Это достигается хорошей полировкой его поверхностей, обеспечивающей значительное отражение солнечных лучей, благодаря которому прибор мало нагревается. Кроме того, кольца 5 и 6 из теплоизоляционного материала отделяют трубки 9 и 10, окружающие резервуары термометров, от всей массы прибора. При работе с психрометром аспирационным следует обращать особое внимание на сохранность его полировки, исправность защитных трубочек и постоянство скорости аспирации.

Даже небольшие повреждения психрометра или нарушение правил обращения с ним могут привести к значительным погрешностям измерения.

Измерения по психрометру. Психрометр устанавливают в том месте, где определяется влажность: зимой за 30 мин, а летом за 15 мин до момента отсчета. Смачивание термометра, обвязанного батистом, зимой производят за 30 мин, а летом за 4 мин до отсчета. Прямые солнечные лучи не должны попадать на термометры.

Для смачивания термометра пользуются резиновой грушей 14 с пипеткой, прилагаемой к прибору. Ее наполняют дистиллированной водой, затем легким нажимом на грушу доводят воду в стеклянной пипетке до черты (если черта отсутствует, то подводят воду не ближе чем на один сантиметр от края) и удерживают ее на этом уровне при помощи зажима 17. Потом осторожно вводят пипетку в трубочку, где находится резервуар термометра, обвязанного батистом. Выждав некоторое время (3-5 с) для того, чтобы батист пропитался водой, открывают зажим и ем самым опускают воду в грушу. При этом нужно остерегаться, чтобы не произвести нажим на грушу, так как от этого вода может попасть по соединительной трубке на сухой термометр, а также смочить стенки защитной трубки у смоченного термометра, отчего наблюдения будут ненадежными.

Зимой, как и в станционном психрометре, термометр смачивают для того, чтобы корка льда на батисте растаяла. Смочив термометр, при помощи ключа заводят механизм, вращающий вентилятор, который в момент отсчета должен работать полным ходом. Поэтому зимой за 4 минуты до отсчета нужно произвести вторичный завод механизма.

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 на наблюдателя. Такая предосторожность необходима потому, что у аспирационного психрометра происходит засасывание наружного воздуха и, если не принять соответствующих мер, результаты наблюдений могут быть искажены.

Зимой при отрицательных температурах после отсчета необходимо убедиться, что на батисте термометра находится «лед» или «вода», как это было указано для станционного психрометра.

При сильном ветре скорость аспирации нарушается вследствие затруднения выброса воздуха из вентилятора. Чтобы исключить это, на аспиратор 7 надевают с наветренной стороны (откуда дует ветер) особую ветровую защиту 16 (см. рис. 5.3), прилагаемую к психрометру. Защиту следует обязательно надевать на вентилятор уже при скоростях ветра более 3 м/с.

Аспирационный психрометр является лучшим метеорологическим прибором для определения температуры и влажности воздуха при положительной температуре.

Хорошие результаты с помощью аспирационного психрометра получаются только в том случае, если строго соблюдаются правила измерений. Достоинство прибора заключается в его искусственной вентиляции, однако при неумелом обращении с прибором искусственная вентиляция может служить источником ошибок. В аспирационном психрометре воздух засасывается в трубку, и поэтому, если расположить прибор вблизи какой-либо поверхности, сильно нагретой или значительно увлажненной, то в психрометр будет засасываться воздух, имеющий соприкосновение с этой поверхностью, и в результате измерения будут получены искаженные значения температуры и влажности. На установку аспирационного психрометра следует обращать особое внимание. Прибор лучше всего устанавливать на отдельном специальном столбе всегда с наветренной его стороны, чтобы воздух шел от прибора к столбу. Для этой цели на четырех диаметрально расположенных сторонах столба заранее делают отверстия, в которые можно ввинчивать крюкподвес. При измерениях крюк-подвес следует ввинчивать в отверстие, более близкое к наветренной стороне столба, причем наблюдатель при отсчетах должен находиться в таком положении, чтобы не оказывать влияние на показание прибора (с подветренной стороны).

Проверка аспирационного психрометра в условиях станции. 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 в психрометре всегда была близка к 2 м/с. Поверка скорости аспирации производится в поверочных учреждениях на специальной установке.

Однако у каждого аспирационного психрометра из-за загрязнения или износа деталей аспиратора скорость аспирации со временем может изменяться, а поэтому время от времени ее следует проверять. На станциях это делают косвенно, путем определения скорости вращения барабана с заводной пружиной, установленного в головке аспирационного психрометра. Для этой цели заводят пружину и ожидают появления в окошечке головки прибора метки стрелки, нанесенной на барабане пружины. Если стрелка долго не появляется, то в момент ее появления снова заводят пружину до отказа. Когда вертикальная риска на барабане совпадает с вертикальной риской на окошечке, отмечают время. Дождавшись следующего совпадения рисок на барабане и в окошечке,

определяют с точностью до одной секунды время одного оборота барабана и сравнивают его с временем, указанным в поверочном свидетельстве. Если продолжительность оборота барабана пружины оказывается больше на 5 с, чем указано в поверочном свидетельстве, значит, вентиляция слаба. Если в поверочном свидетельстве таких данных нет, то можно руководствоваться средней цифрой 80-95 с (однако без большой уверенности, так как приборы изготовляются с различными заводными механизмами). Такую проверку необходимо производить время от времени и обязательно в случае установки в механизм новой пружины. Продолжительность действия механизма, вращающего вентилятор, составляет 8-10 мин.

Уход за прибором. Для правильной работы аспирационного психрометра необходимо следить за чистотой батиста и своевременной его сменой. Чтобы перевязать батист, следует, отвинтив от трубки головку аспиратора 7 (см. рис. 5.3), вынуть из оправы смоченный термометр. 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 покрытия оправы прибора от порчи рекомендуется психрометр всегда держать в футляре, избегать прикосновения потными руками, предохранять от запотевания, царапин и т. д. После наблюдений прибор обязательно протирается чистой тряпкой. Заводить пружину аспиратора надо осторожно, особенно в конце завода, так как иначе можно ее сорвать.

Особенностью вычисления влажности аспирационного психрометра является то, что скорость аспирации в психрометре отличается от скорости обтекания воздуха, принятой при вычислении таблиц для станционного психрометра, поэтому без введения дополнительных поправок нельзя пользоваться этими таблицами при вычислении влажности по отсчетам по аспирационному психрометру.

Влажность по аспирационному психрометру при А = 0,000662 определяется по формуле

е’ = Е (t t)p.

Вычисление влажности на практике производят по психрометрическим таблицам в том же порядке, как и для станционного психрометра. Различие состоит только в том, что поправку t по n находят в приложениях для аспирационного психрометра, составленной исходя из формулы

t =		n ( A 1000 A1 p)		0,7974 0,000667 p n.
		A500

Вычисление величин влажности воздуха по показаниям аспирационного психрометра выполняется так же, как при работе со станционным. Только при определении упругости водяного пара в психрометрические формулы (5.8), (5.9) подставляют коэффициент А = 0,000662. Относительная влажность и дефицит упругости водяного пара рассчитывают по формулам (5.2), (5.7), а точку росы определяют по приложениям 2 и 3 или 4,5.

У аспирационного психрометра с электромотором М-34 вентиля-

тор приводится в действие электромотором. Размеры и внешний вид этого психрометра такие же, как у психрометра аспирационного МВ-4М. К мотору, помещаемому в головке психрометра, питание подводится при помощи шнура с вилкой, прикрепленного к защитному кожуху головки психрометра. Психрометры выпускаются с моторами переменного тока 127 и 220 В. Скорость вентиляции у резервуаров термометров этого психрометра составляет 2-3 м/с. Такая модель аспирационного психрометра в ряде случаев (как, например, при измерении влажности воздуха в закрытых малодоступных камерах) является более удобной, чем психрометр с пружинным механизмом.

Волосной гигрометр применяется для определения относительной влажности воздуха. При температуре воздуха ниже 10°С он является основным прибором для наблюдений за влажностью воздуха.

Устройство. Приемной частью гигрометра (рис. 5.4) служит обезжиренный человеческий волос , натянутый на металлическую раму 2. Один конец его закреплен в нижней части регулировочного винта 3, другой — в отверстии металлической дужки 5, насаженной на стержень 6, зажатый винтом 9. Крепление волоса внизу и вверху производится деревянными штифтами 4 и шеллаком. Стержень 6 и стрелка 8 укреплены на одной оси 11. Поэтому изменение длины волоса в результате изменения влажности воздуха вызывает поворот стрелки вокруг оси и смещение ее свободного конца по шкале 10 с делениями от 0 до 100%. Цена деления равна 1% относительной влажности. Так как волос меняет свою длину неравномерно, то и деления шкалы тоже неравные: в начале шкалы они крупнее, чем в конце. Волос поддерживается в натянутом состоянии грузиком 7, которым заканчивается стержень 6.

Установка. Волосной гигрометр устанавливают в психрометрической будке между сухим и смоченным термометрами (см. рис. 4.12). Перед подготовкой гигрометра к работе стрелку устанавливают соответственно показаниям психрометра. Для установки стрелки гигрометра на нужное деление следует освободить контргайку 12 и поворачивать регулировочный винт 3 до тех пор, пока стрелка не станет на заданное деление. После этого регулировочный винт снова закрепляют контргайкой.

Отсчеты по гигрометру производят с точностью до 1%. Для контроля исправности прибора стрелку отводят немного влево. Если стрелка возвращается в первоначальное положение, прибор работает нормально.

Обработка результатов измерений. Волос-

ной гигрометр относительный прибор. Поэтому в его показания вводят поправку, которую получают путем сравнения показаний гиг-

рометра с показаниями психрометра. Для этого строят график по ежедневным отсчетам пси- Рис. 5.4. Волосной

гигрометр

хрометра и волосного гигрометра в течение одного месяца до наступления морозов: по оси абсцисс откладывают от-

носительную влажность по гигрометру, по оси ординат — относительную влажность по психрометру. Если наблюдения и состояние гигрометра были удовлетворительными, то все точки, соответствующие влажности воздуха по психрометру и гигрометру, располагаются узкой полосой, идущей под углом, близким к 45° к осям координат, через которые проводят плавную линию зависимости. Исправленные значения влажности воздуха находят по графику, пользуясь линией зависимости, или по таблице, составленной на основании данных, снятых с графика (см. рис. 5.8). Показания гигрометра в этой таблице даны в левой графе (десятки) и верхней горизонтальной строке (единицы). Исправленное значение влажности воздуха определяется на пересечении десятков и единиц влажности воздуха по гигрометру. Допустим, отсчет по гигрометру составляет 75%. Исправленное значение относительной влажности воздуха (по таблице) будет 73%.

По данным измерений относительной влажности и температуры воздуха можно вычислить упругость водяного пара, дефицит упругости

и точку росы. Эти величины влажности воздуха рассчитывают по формулам (5.8), ( 5.9) и (5.7), определив по приложениям 2 и 3 насыщающую упругость, или находят по Психрометрическим таблицам.

Пример. Относительная влажность воздуха по гигрометру 50%, температура воздуха 24,1°С. Определить е, d, td.

Пользуясь «Психрометрическими таблицами», находим td = 13,1°С,

е = 15,1 мб, d = 14,9 мб.

Гигрограф волосной применяется для непрерывной регистрации изменений относительной влажности воздуха (рис 5.5).

Устройство. Приемной частью его является пучок обезжиренных волос , который закрепляется в точках 2 и 3 с помощью эбонитовых втулок на металлическом кронштейне 5.

Передающая часть гигрографа представляет собой систему рычагов двух коленчатых валиков. Пучок волос за середину оттянут на крючок 4, который соединен тягой с рычагом . Таким образом, изменение длины волос воспринимает-

Рис. 5.5. Гигрограф волосной ся рычагом 7 и передастся на рычаг 9, соприкасающийся с рычагом 10 второго коленчатого вала. Вторым рычагом этого вала явля-

ется стрелка 11 с пером на конце. Криволинейные рычаги 9 и 10 скользят один по другому. Такая передача исключает обрыв волос при случайном нажиме на рычаг 11. Кроме того, криволинейные рычаги компенсируют неравномерность удлинения волоса. Благодаря криволинейным рычагам, кривизна которых специально рассчитана, достигается равномерное перемещение пера на ленте при неравномерных изменениях длины пучка волос с изменением влажности. Пучок волос находится в натянутом состоянии благодаря противовесу, которым заканчивается рычаг 9.

Регистрирующей частью гигрографа служит барабан с часовым механизмом. В зависимости от скорости вращения барабана гигрографы различают суточные и недельные. На барабан надевают бумажную ленту, на которой параллельные горизонтальные линии соответствуют относительной влажности воздуха в процентах, вертикальные дуги вре-

мени; на суточных лентах одно деление равно 15 минутам, а на недельных 2 часам.

Весь прибор смонтирован на подставке 12 и закрывается крышкой. Пучок волос от механических повреждений предохраняют защитой.

Установка. Гигрограф устанавливают в одной будке с термографом. Для подготовки его к работе заводят часовой механизм, накладывают на барабан ленту, на которой отмечают время установки, и ставят перо на заданное время и соответствующую влажность с помощью установочного винта 6.

Так как гигрограф является относительным прибором, то результаты измерения гигрографа сравнивают с показаниями психрометра. Для этой цели в сроки наблюдений по психрометру легким подъемом пера делают засечки на ленте гигрографа.

Если на волосе прибора образуются капельки воды, то следует слегка постучать по раме или занести прибор в плохо обогреваемое помещение и дать влаге постепенно обсохнуть.

Обработка результатов. Обработка ленты гигрографа производится графическим методом. Для этого строят график по отсчетам психрометра и отсчетам, снятым с ленты гигрографа: по оси абсцисс откладывают относительную влажность воздуха по гигрографу, по ocи ординатотносительную влажность по психрометру (см. рис. 5.8). Среди полученных точек на графике проводят линию зависимости, по которой определяют исправленные показания гигрографа. Дальнейшая обработка ленты заключается в том, что, пользуясь графиком, для каждого показания гигрографа, снятого с ленты, находят с точностью до 1 % соответствующее ему значение по психрометру и заносят в таблицу.

Приемники влажности из человеческого волоса имеют много недостатков. Поэтому в последнее время ведутся работы по изысканию новых приемников для гигрометров и гигрографов. Хорошие результаты дали испытания органических пленок, изготовляемых из кишечника крупного рогатого скота. Такая пленка требует весьма простой дополнительной обработки. Она заключается в том, что пленка подвергается промывке в воде сначала при температуре около 40°, а затем в течение 6-8 часов в проточной воде. После промывки пленку сушат в растянутом состоянии. Толщина пленки 10-20 мк.

Пленочные датчики для гигрометров и гигрографов, разработанные под руководством Н. С. Ворженевского, имеют форму мембраны, натянутой на металлическое кольцо. К центру мембраны с помощью маленькой металлической конусообразной шайбы прикрепляется тяга,

связывающая мембрану с рычажной системой гигрометра или гигрографа.

Гигрометр с пленочным приемником. Внешний вид пленочного гигрометра показан на рис. 5.6, а. Гигрометр собран на штампованной

	раме 1. К ушкам на левой	колонке
	а)
	рамы с помощью двух винтов 3, гай-
	ками и пружинками крепится кольцо
	пленочного датчика 2. Жесткий центр
	датчика с помощью тяги и регулируе-
	мого рычага 5 связан с осью 6 стрел-
	ки . Груз 8, укрепленный с помощью
	рычага к оси 6, создает нагрузку на
	центр датчика, поддерживая его в
	натянутом состоянии.
	Ось 6 может свободно поворачи-
	ваться в гнездах кронштейнов 9. При
	повышении влажности пленка расши-
	ряется и ось и укрепленная к ней
	стрелка 7 под воздействием грузика
	поворачивается по часовой стрелке.
	При понижении	влажности	пленка
			б)
	сжимается и с помощью тяги и рычага
	5 поворачивает ось 6 и стрелку 7 про-
	тив часовой стрелки.
	Отсчет относительной влажности
	производится по шкале 10. Шкала
	равномерная. При регулировке и по-
	верке гигрометра стрелка гигрометра	Рис. 5.6. Гигрометр с пленочным
	устанавливается	на нужном	делении
			приемником
	шкалы путем перемещения датчика

с помощью гаек винтов 3. Регулировка чувствительности гигрометра производится с помощью рычага 5 (рис. 5.6,б), который представляет собой винт, ввернутый в тело оси 6. В верхней части винта 5 завальцован стерженек, который может свободно вращаться в гнезде винта. К ушку стерженька крепится тяга 4. Для повышения чувствительности гигрометра винт 5 вывинчивается из оси (рычаг укорачивается); для понижения чувствительности ввинчивается.

В верхней части рамки 1 имеются два отверстия 12 для крепления гигрометра в жалюзийной будке. Внизу у рамки имеются лапки 13, поз-

воляющие устанавливать гигрометр на стол при его осмотре и регулировке.

Гигрограф с пленочным приемником. Внешний вид гигрографа показан на рис. 5.7. Он выпускается в стандартном для самописцев пластмассовом корпусе. Пленочный датчик 1 закреплен в кронштейн 2. Кронштейн 2 в свою очередь крепится к основному кронштейну 3 плиты 4. С помощью тяги 5 жесткий центр датчика 1 связан с регулируемым рычагом 6. Удлиняя рычаг 6 (со стороны крепления тяги 5) уменьшают чувствительность, укорачивая — повышают чувствительность приемника.

Рис. 5.7. Гигрограф с пленочным приемником

Рычаг 6 через ось 7 жестко связан со стрелкой 8, на которую надевается перо. Груз 9 через ось 7, рычаг 6 и тягу 5 поддерживает пленку датчика в натянутом состоянии. С помощью рукоятки 10 рычаг 6 может быть повернут до упора его в рычаг груза 9, тем самым прибор арретируется и исключается возможность обрыва пленки датчика при искусственном перемещении пера.

Устройство других деталей этого гигрографа не отличается от описанного ранее волосного гигрографа нового образца.

Конструкция гигрографа с пленочным датчиком еще нельзя считать вполне отработанной, в частности применение арретира не исключает возможность обрыва пленки датчика при случайном задевании стрелки гигрографа.

Поправки гигрометров. При продолжительном действии гигрометры становятся менее чувствительными к изменению влажности: волос

Рис. 5.8. График поправок гигрометра

вытягивается и загрязняется, а пленка высыхает. Учитывая это, приходится часто сверять прибор с психрометром и находить его поправки, для чего применяется графический прием. На координатную сетку наносят точки по данным одновременных наблюдений относительной влажности по психрометру и гигрометру за длительный период (например, за осенние месяцы при подготовке гигрометра к зиме) и через середину полосы, где точки легли более густо, проводят плавную линию так, чтобы по обе стороны от нее было по возможности одинаковое количество точек (рис. 5.8). В дальнейшем, пользуясь этой линией, для любого показания гигрометра можно найти соответствующее значение относительной влажности по станционному психрометру. Например, если отсчет по гигрометру был 65%, то исправленное значение относительной влажности будет 62%.

Для более удобного пользования графиком составляют переводную таблицу. В первом вертикальном столбце (десятки) и в первой горизонтальной строке (единицы) дается шкала гигрометра. В клетки выписываются значения относительной влажности, снятые с кривой. Пользуясь этой таблицей, по показаниям гигрометра находят исправленные значения относительной влажности.

Регулировка гигрометра (установка стрелки на соответствующее деление шкалы) должна быть проведена до составления графика поправок, так как всякое перемещение стрелки вызывает изменение поправок гигрометра.

Особо важное значение наблюдения по гигрометру имеют в зимнее время года, когда этот прибор нередко остается единственным для определения влажности воздуха. Поэтому в осенние месяцы его тщательно регулируют и строят переводный график, которым и пользуются

втечение всей зимы.

Вхолодное время года (т.е. при отрицательной температуре ниже

минус 10 С) упругость водяного пара и недостаток насыщения опреде-

ляют также с помощью психрометрических таблиц. Для этого используются исправленные по графику показания гигрометра и температура воздуха.

Измеритель влажности и температуры воздуха относится к но-

вому поколению метеорологических измерительных приборов. Он предназначен для измерения и долговременной (более 1 месяца) регистрации температуры и влажности на метеостанциях и метеопостах.

Принцип действия измерения влажности воздуха основан на прецизионном преобразовании удлинения традиционного пучка волос в электрический сигнал и дальнейшей обработке его микропроцессорным устройством.

Температура воздуха измеряется двумя платиновыми термометрами сопротивления, оформленными в виде шариков: один «сухой», а другой «смоченный». Метод смачивания традиционный, с помощью батиста и стаканчика с водой.

Такая схема позволяет рассчитывать все влажностные параметры атмосферного воздуха без психрометрических таблиц, с одновременной корректировкой волосного измерителя влажности, что обуславливает точность ее измерения в условиях отрицательных температур.

Съем информации осуществляется с помощью микрокомпьютера PALM Hie, входящего в комплект поставки, по ИК-каналу (радиоканалу ~ 150-250 м) связи. Предусмотрена возможность трансляции и дальнейшей обработки полученной информации в ПК.

Технические характеристики измерителя влажности и температуры воздуха следующие:

диапазон измеряемых температур от 45 до 50 С с погрешностью

0,2 С;

диапазон измеряемой влажности от 0 до 100% с погрешностью

3%;

источник питания 4 элемента типа АА; продолжительность работы от одного комплекта элементов не ме-

нее 1 года; дискретность измерений 5 минут;

период массивов измерений 6 часов, сутки, неделя, месяц; вывод на экран графиков температуры и влажности, экстремальных

значений температуры, массивов часовых измерений.

Габаритные размеры (без держателей) измерителя 70 x 180 мм; масса меньше 0,5 кг.

Кроме измерителя влажности и температуры воздуха в комплект входят микрокомпьютер PALM IIIe, модуль радиоканала, дискета с программой обработки данных на ПК.

Контрольные вопросы

1.Где и как устанавливается психрометр на метеорологической станции?

2.От чего зависит разность показаний сухого и смоченного термометров?

3.При какой температуре наблюдения по психрометру не производятся и почему?

4.Могут ли отсчеты температуры по сухому и смоченному термометрам быть одинаковыми и в каком случае?

5.Почему при наблюдениях по психрометру нужно указывать агрегатное состояние воды на батисте?

6.В чем заключается основное отличие аспирационного психрометра от станционного?

7.Как можно проверить скорость аспирации психрометра?

8.Влияет ли скорость ветра на показания аспирационного психрометра?

Как измерить влажность воздуха?

Влажность воздуха может измеряться при помощи гигрометра — устройства, которое позволяет измерять влажность воздуха в процентах относительной влажности. Вот несколько способов измерения влажности воздуха:

1. Гигрометр: Гигрометр представляет собой устройство, которое можно купить в магазине. Оно обычно имеет два термометра и шкалу для отображения влажности. Один термометр измеряет температуру воздуха, а другой измеряет температуру конденсации. Разница между этими двумя температурами определяет относительную влажность.

2. Психрометр: Психрометр — это устройство, которое используется для измерения влажности воздуха на основе охлаждения воздуха при помощи воды. Он состоит из двух термометров — один измеряет температуру сухого воздуха, а другой измеряет температуру влажного воздуха. Отношение между двумя температурами позволяет определить влажность воздуха.

3. Точка росы: Точка росы — это температура, при которой воздух начинает конденсироваться и образовывать росу. Если знать температуру воздуха и точку росы, то можно определить относительную влажность воздуха при помощи специальных таблиц или формул.

4. Электронные датчики: Существуют также электронные устройства для измерения влажности воздуха, которые обычно используются в системах автоматического контроля и регулирования влажности. Они основаны на электрических свойствах воздуха и могут давать более точные показания, чем другие методы.

В любом случае, для получения точных результатов измерения влажности воздуха, рекомендуется проводить измерения в относительно стабильных условиях и использовать проверенные и калиброванные приборы.

Видео. Приборы для измерения влажности воздуха | ЕГЭ Физика | Николай Ньютон | ТЕХНОСКУЛ