Wzorce wilgotności
Podstawy teoretyczne.
Wilgotność względna jest parametrem powietrza mierzonym najczęściej urządzeniami pomiarowymi wyskalowanymi bezpośrednio w wartości procentowej udziału pary wodnej w otaczającym powietrzu, w stosunku do maksymalnej zawartości pary wodnej, która może występować w danej temperaturze w stanie nasycenia.
Jednakże wielkością podstawową, stanowiącą wzorzec dla określenia dokładności urządzeń pomiarowych wilgotności względnej jest temperatura punktu rosy.
Zdefiniujmy:
Temperatura punktu rosy jest to temperatura, do której należy schłodzić izobarycznie (w stałym ciśnieniu otoczenia lub medium) parę wodną (lub mieszaninę parowo-gazową), aby osiągnęła ona stan nasycenia, czyli spowodowała kondensację pary wodnej, które to zjawisko najłatwiej zaobserwować na gładkiej, polerowanej powierzchni, ale zachodzić będzie w otaczającym powietrzu o danych parametrach.
Ze względu na fakto, że punkt rosy jest zjawiskiem fizycznym, zachodzącym z dużą powtarzalnością w warunkach z niewielką liczbą stosunkowo łatwych do kontroli parametrów (temperatura i ciśnienie mieszaniny powietrznej) światowe organizacje metrologiczne zgodziły się uznać punkt rosy jako wzorzec dla wilgotności względnej innych skorelowanych parametrów powietrza i innych gazów.
Jest też często stosowanym w przemyśle parametrem służącym określeniu zawartości pary wodnej w gazach, w których jest ona niepożądana (np. sprężone powietrze, sprężone gazy techniczne)
Urządzeniem wzorcowym I rzędu dla punktu rosy jest generator z chłodzonym lustrem oraz precyzyjny higrometr.
Urządzenia pomiarowe mierzące wilgotność względną to higrometry i ze względu na element pomiarowy dzielimy je w zależności od zjawiska fizycznego, na którym oparta jest zasada działania:
- zjawisko fizyczne: zmiana długości włosa (naturalnego lub sysntetycznego) w elemencie pomiarowym włosowym, wykorzystywanym w higrometrach włosowych, gdzie zmiana ta, poprzez układ mechaniczny przenoszona jest na wskazanie na tarczy odczytowej przyrządu;
- zjawisko elektryczne: zmiana stałej dielektrycznej wyrażonej w pF materiału higroskopijnego pod wpływem kondensującej się pary wodnej na gładkiej powierzchni elementu pomiarowego (szkło lub krzem). Jest to rozwiązanie najczęsciej obecnie stosowane w użytkowych higrometrach elektronicznych i przetwornikach pomiarowych;
- zjawisko fizyczne: różnica temperatury pomiędzy elementem, z którego powierzchni następuje odparowanie większej ilości wody ("mokrym") a elementem, który jest otoczony powietrzem o aktualnych parametrach ("suchym"). Stosuje się w tym rozwiązaniu dwa termometry o identycznej skali, podziałce oraz długości (dla ułatwienia odczytu), a różnica ich wskazań dla aktualnej prędkości przepływu powietrza jest, z użyciem odpowiednio opracowanych tabel, wartością wilgotności względnej. Urządzenie oparte o tę zasadę działania nazywa się psychrometrem i stosowane jest obecnie głównie w pomiarach meteorologicznych oraz w tych obiektach, gdzie występuje wysoka wilgotność względna lub temperatura.
