กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 5 นาที

ไฮโกรมิเตอร์

ไฮโกรมิเตอร์เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดความชื้นกล่าวคือ ปริมาณไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศเครื่องมือวัดความชื้นมักจะอาศัยการวัดปริมาณอื่นๆ เช่น อุณหภูมิ ความดัน มวล...

ไฮโกรมิเตอร์

เครื่องวัดความชื้นแบบใช้แรงดึงเส้นผมที่มีมาตราส่วนไม่เป็นเชิงเส้น

ไฮโกรมิเตอร์เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดความชื้นกล่าวคือ ปริมาณไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศ[ 1 ]เครื่องมือวัดความชื้นมักจะอาศัยการวัดปริมาณอื่นๆ เช่น อุณหภูมิ ความดัน มวล และการเปลี่ยนแปลงทางกลหรือทางไฟฟ้าในสารเมื่อความชื้นถูกดูดซับ โดยการสอบเทียบและการคำนวณ ปริมาณที่วัดได้เหล่านี้สามารถใช้เพื่อบ่งชี้ความชื้นได้ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ใช้อุณหภูมิการควบแน่น (เรียกว่าจุดน้ำค้าง ) หรือตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในความจุ ไฟฟ้า หรือความ ต้านทาน

ปริมาณไอน้ำสูงสุดที่สามารถคงอยู่ในปริมาตรที่กำหนด (ที่จุดอิ่มตัว ) จะแตกต่างกันอย่างมากตามอุณหภูมิ ที่อุณหภูมิต่ำ มวลของน้ำต่อหน่วยปริมาตรที่สามารถคงอยู่ในรูปไอน้ำได้จะน้อยกว่าที่อุณหภูมิสูง ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิจะส่งผลต่อความชื้นสัมพัทธ์ด้วย

เครื่องวัดความชื้นต้นแบบถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยเลโอนาร์โด ดา วินชีในปี ค.ศ. 1480 มีการปรับปรุงครั้งสำคัญในช่วงปี ค.ศ. 1600 ฟรานเชสโก ฟอลลีได้ประดิษฐ์เครื่องวัดความชื้นรุ่นที่ใช้งานได้จริงมากขึ้น และโรเบิร์ต ฮุกได้ปรับปรุงอุปกรณ์ทางอุตุนิยมวิทยาหลายอย่าง รวมถึงเครื่องวัดความชื้นด้วย ต่อมาในปี ค.ศ. 1755 โยฮันน์ ไฮน์ริช แลมเบิร์ต นักปราชญ์ชาวสวิส ได้สร้างเครื่องวัดความชื้นรุ่นที่ทันสมัยกว่า และในปี ค.ศ. 1783 ฮอเรซ เบเนดิกต์ เดอ ซอส ซูร์ นักฟิสิกส์และนักธรณีวิทยาชาวสวิส ได้ประดิษฐ์เครื่องวัดความชื้นที่ใช้เส้นผมมนุษย์ที่ยืดออกเป็นเซ็นเซอร์

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 17 นักวิทยาศาสตร์บางคนเรียกเครื่องมือวัดความชื้นว่าไฮโกรสโคป (hygroscope ) คำนั้นเลิกใช้แล้ว แต่คำว่าไฮโกรสโคปิก (hygroscopic)และไฮโกรสโคปี (hygroscopy)ซึ่งเป็นคำที่มาจากคำนั้น ยังคงใช้กันอยู่

เครื่องวัดความชื้นแบบคลาสสิก

เครื่องวัดความชื้นโบราณ

เครื่องวัดความชื้นแบบหยาบถูกคิดค้นและพัฒนาขึ้นในช่วงราชวงศ์ชางในจีนโบราณเพื่อศึกษาเรื่องสภาพอากาศ[ 2 ]ชาวจีนใช้แท่งถ่านและก้อนดิน โดยชั่งน้ำหนักแห้งแล้วเปรียบเทียบกับน้ำหนักเปียกหลังจากนำไปวางไว้ในอากาศ ความแตกต่างของน้ำหนักจะถูกนำมาใช้ในการคำนวณระดับความชื้น

มีการใช้เทคนิคอื่นโดยใช้มวลในการวัดความชื้น เช่น เมื่ออากาศแห้ง แท่งถ่านจะเบา ในขณะที่เมื่ออากาศชื้น แท่งถ่านจะหนัก โดยการแขวนก้อนดินไว้ที่ปลายด้านหนึ่งของไม้เท้าและแท่งถ่านไว้ที่ปลายอีกด้านหนึ่ง แล้วผูกเชือกยกคงที่ไว้ที่จุดกึ่งกลางเพื่อให้ไม้เท้าอยู่ในแนวนอนในอากาศแห้ง จึงได้สร้างเครื่องวัดความชื้นแบบโบราณขึ้น[ 3 ] [ 2 ]

แบบขดลวดโลหะ-กระดาษ

เครื่องวัดความชื้นแบบขดลวดโลหะ-กระดาษมีประโยชน์มากในการแสดงค่าการเปลี่ยนแปลงความชื้นบนหน้าปัด มักพบในอุปกรณ์ราคาไม่แพง และความแม่นยำมีจำกัด โดยมีความคลาดเคลื่อน 10% หรือมากกว่านั้น ในอุปกรณ์เหล่านี้ ไอน้ำจะถูกดูดซับโดยแถบกระดาษที่ชุบเกลือซึ่งติดอยู่กับขดลวดโลหะ ทำให้ขดลวดเปลี่ยนรูปร่าง การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ (คล้ายกับการเปลี่ยนแปลงในเทอร์โมมิเตอร์แบบไบเมทัลลิก ) ทำให้เกิดการแสดงผลบนหน้าปัด โดยปกติจะมีเข็มโลหะอยู่ด้านหน้าของเครื่องวัดที่ชี้ไปยังมาตราส่วน

เครื่องวัดความชื้นแบบดึงเส้นผม

เครื่องวัดความชื้นแบบกระดูกวาฬที่วัดแรงตึงเส้นผมของเดอลุค ( MHS Geneva )

อุปกรณ์เหล่านี้ใช้เส้นผมของมนุษย์หรือสัตว์ที่ถูกดึงให้ตึง (อาจใช้กระดูกวาฬและวัสดุอื่นๆ แทนเส้นผมได้) เส้นผมมีคุณสมบัติในการดูดซับความชื้น ความยาวของเส้นผมจะเปลี่ยนแปลงไปตามความชื้น และการเปลี่ยนแปลงความยาวนี้อาจถูกขยายด้วยกลไกและแสดงผลบนหน้าปัดหรือมาตราส่วนนักฟิสิกส์และนักธรณีวิทยาชาวสวิส ฮอเรซ เบเนดิกต์ เดอ ซอสซูร์เป็นคนแรกที่สร้างเครื่องวัดความชื้นแบบนี้ขึ้นในปี 1783 อุปกรณ์พื้นบ้านดั้งเดิมที่เรียกว่าบ้านตรวจอากาศก็ทำงานบนหลักการนี้เช่นกัน

ประกอบด้วยเส้นผมมนุษย์ยาวแปดหรือสิบนิ้ว [20 หรือ 25 ซม.] bc ดังแสดงในรูปที่ 37 ปลายด้านหนึ่งยึดติดกับสกรูaและปลายอีกด้านหนึ่งพาดผ่านรอกc โดยถูกดึงให้ตึงด้วยเส้นไหมและ ตุ้มน้ำหนักd

— จอห์น วิลเลียม เดรเปอร์, ตำราเคมี (1861)

รอกเชื่อมต่อกับดัชนีซึ่งเคลื่อนที่ไปตามมาตราส่วนที่แบ่งไว้ (e) สามารถทำให้เครื่องมือมีความไวมากขึ้นได้โดยการกำจัดน้ำมันออกจากเส้นผม เช่น โดยการแช่เส้นผมในไดเอทิลอีเทอร์ ก่อน [ 4 ]

ไซโครมิเตอร์ (เทอร์โมมิเตอร์แบบเปียกและแห้ง)

ภาพภายในของจอ Stevensonแสดงให้เห็นเครื่องวัดความชื้นสัมพัทธ์แบบใช้มอเตอร์

ไซโครมิเตอร์ หรือเทอร์โมมิเตอร์แบบเปียกและแห้ง ประกอบด้วยเทอร์โมมิเตอร์ที่สอบเทียบแล้วสองตัว ตัวหนึ่งแห้งและอีกตัวหนึ่งทำให้ชื้นด้วยน้ำกลั่นบนถุงเท้าหรือไส้ตะเกียง[ 5 ]ที่อุณหภูมิสูงกว่าจุดเยือกแข็งของน้ำการระเหยของน้ำจากไส้ตะเกียง จะทำให้ อุณหภูมิ ลดลง ส่ง ผลให้เทอร์โมมิเตอร์แบบเปียกมีอุณหภูมิต่ำกว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบแห้ง อย่างไรก็ตาม เมื่ออุณหภูมิอากาศต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง เทอร์โมมิเตอร์แบบเปียกจะต้องถูกปกคลุมด้วยน้ำแข็งบางๆ เพื่อให้ได้ความแม่นยำ ผลจากความร้อนของการระเหิด อุณหภูมิของเทอร์โมมิเตอร์แบบเปียกจะต่ำกว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบแห้งในที่สุด แม้ว่าอาจต้องใช้เวลาหลายนาทีในการใช้งานไซโครมิเตอร์อย่างต่อเนื่อง

เครื่องวัดความชื้นสัมพัทธ์ (Psychrometer) น่าจะผลิตในสวิตเซอร์แลนด์ราวปี ค.ศ. 1850 โดยบริษัท Kappeller ( พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์เจนีวา )

ความชื้นสัมพัทธ์ (RH)คำนวณได้จากอุณหภูมิแวดล้อม ซึ่งวัดได้จากเทอร์โมมิเตอร์แบบแห้ง และความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเทอร์โมมิเตอร์แบบเปียกและแบบแห้ง นอกจากนี้ยังสามารถหาค่าความชื้นสัมพัทธ์ได้โดยการหาจุดตัดของอุณหภูมิระหว่างเทอร์โมมิเตอร์แบบเปียกและแบบแห้งบนแผนภูมิไซโครเมตริกเทอร์โมมิเตอร์แบบแห้งและแบบเปียกจะตรงกันเมื่ออากาศอิ่มตัวเต็มที่ และยิ่งความแตกต่างมากเท่าไร อากาศก็ยิ่งแห้งมากขึ้นเท่านั้น ไซโครมิเตอร์มักใช้ในอุตุนิยมวิทยาและใน อุตสาหกรรมระบบ ทำความร้อน การระบายอากาศ และเครื่องปรับอากาศ (HVAC) เพื่อ การเติม สารทำความเย็น ที่เหมาะสม สำหรับระบบปรับอากาศในที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์

ไซโครมิเตอร์สลิง

เครื่องวัดความชื้นแบบสลิงสำหรับใช้งานกลางแจ้ง

ไซโครมิเตอร์แบบสลิง ซึ่งใช้เทอร์โมมิเตอร์ที่ติดอยู่กับด้ามจับ จะถูกหมุนด้วยมือในกระแสลมอิสระจนกว่าอุณหภูมิทั้งสองจะคงที่ บางครั้งมีการใช้เครื่องมือนี้สำหรับการวัดภาคสนาม แต่กำลังถูกแทนที่ด้วยเซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่สะดวกกว่า ไซโครมิเตอร์แบบหมุนวนใช้หลักการเดียวกัน แต่เทอร์โมมิเตอร์ทั้งสองตัวถูกติดตั้งในอุปกรณ์ที่มีลักษณะคล้ายกับเฟืองหรือลูกบอลเขย่าในกีฬาฟุตบอล

เครื่องวัดความชื้นแบบกระจกเย็น

จุดน้ำค้างคืออุณหภูมิที่ตัวอย่างอากาศชื้น (หรือไอน้ำ อื่นๆ ) ที่ความดันคงที่ถึงจุดอิ่มตัวของไอน้ำ ที่อุณหภูมิอิ่มตัวนี้ การลดอุณหภูมิลงอีกจะทำให้เกิดการควบแน่นของน้ำ เครื่องวัดความชื้นแบบกระจกเย็นเป็นหนึ่งในเครื่องมือที่แม่นยำที่สุดที่มีจำหน่ายทั่วไป เครื่องมือนี้ใช้กระจกเย็นและกลไกออปโตอิเล็กทรอนิกส์ในการตรวจจับการควบแน่นบนพื้นผิวกระจก อุณหภูมิของกระจกถูกควบคุมโดยการป้อนกลับทางอิเล็กทรอนิกส์เพื่อรักษาสมดุลไดนามิกส์ระหว่างการระเหยและการควบแน่น จึงสามารถวัดอุณหภูมิจุดน้ำค้างได้อย่างแม่นยำ อุปกรณ์เหล่านี้สามารถให้ความแม่นยำได้ถึง 0.2 °C ซึ่งสอดคล้องกับความแม่นยำของความชื้นสัมพัทธ์ประมาณ ±1.2% ในสภาพแวดล้อมสำนักงานทั่วไป กระจกเย็นรุ่นเก่าใช้กระจกโลหะที่ต้องทำความสะอาดและต้องใช้แรงงานที่มีทักษะ แต่กระจกเย็นรุ่นใหม่ใช้พื้นผิวขัดเงาอย่างดีที่ไม่ต้องทำความสะอาดเป็นประจำ

เมื่อไม่นานมานี้ ได้มีการนำกระจกสะท้อนแสงแบบเย็นตัวด้วยวิธีการทางสเปกโทรสโกปีมาใช้ โดยใช้วิธีนี้ในการหาจุดน้ำค้างด้วยการตรวจจับแสงแบบสเปกโทรสโกปี ซึ่งจะช่วยระบุลักษณะของการควบแน่น วิธีนี้ช่วยหลีกเลี่ยงข้อเสียหลายประการของกระจกสะท้อนแสงแบบเย็นตัวรุ่นก่อนๆ และสามารถทำงานได้โดยปราศจากการเปลี่ยนแปลงค่าความแม่นยำ

กระจกเย็นยังคงเป็นการวัดอ้างอิงสำหรับการสอบเทียบไฮโกรมิเตอร์อื่นๆ เนื่องจากลักษณะพื้นฐานตามหลักการแรกที่เกี่ยวข้องกับแกนหลักของฟิสิกส์การควบแน่นและวัดอุณหภูมิ ซึ่งเป็นหนึ่งในปริมาณพื้นฐานของระบบปริมาณสากล (ความยาว เวลา ปริมาณสาร กระแสไฟฟ้า อุณหภูมิ ความเข้มแสง มวล) [ 6 ]

เครื่องวัดความชื้นสมัยใหม่

ความจุ

เมื่อต้นทุน พื้นที่ หรือความเปราะบางเป็นสิ่งสำคัญ จะใช้เซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ประเภทอื่น ซึ่งแลกมาด้วยความแม่นยำที่ต่ำกว่า เครื่องวัดความชื้นแบบคาปาซิทีฟจะวัดผลของความชื้นต่อค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของพอลิเมอร์หรือ โลหะออกไซด์เมื่อสอบเทียบแล้วความแม่นยำที่ความชื้นสัมพัทธ์ระหว่าง 5% ถึง 95% จะอยู่ที่ ±2% RH หากไม่สอบเทียบ ความแม่นยำจะแย่ลงสองถึงสามเท่าเซ็นเซอร์แบบคาปาซิทีฟมีความทนทานต่อผลกระทบต่างๆ เช่นการควบแน่นและอุณหภูมิสูงชั่วคราว[ 7 ]แต่มีความเสี่ยงต่อการปนเปื้อน การเปลี่ยนแปลง และผลกระทบจากอายุการใช้งาน อย่างไรก็ตาม เซ็นเซอร์เหล่านี้เหมาะสำหรับการใช้งานหลายอย่าง

ความต้านทาน

ในเครื่องวัดความชื้นแบบต้านทาน จะวัดการเปลี่ยนแปลงความต้านทานไฟฟ้าของวัสดุเนื่องจากความชื้น[ 7 ]วัสดุทั่วไปคือเกลือและโพลิเมอร์นำไฟฟ้าเซ็นเซอร์แบบต้านทานมีความไวต่ำกว่าเซ็นเซอร์แบบคาปาซิทีฟ – การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุน้อยกว่า จึงต้องใช้วงจรที่ซับซ้อนกว่า คุณสมบัติของวัสดุยังมีแนวโน้มที่จะขึ้นอยู่กับทั้งความชื้นและอุณหภูมิ ซึ่งหมายความว่าในทางปฏิบัติ เซ็นเซอร์จะต้องรวมกับเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ ความแม่นยำและความทนทานต่อการควบแน่นจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวัสดุต้านทานที่เลือก เซ็นเซอร์ที่ทนทานและทนต่อการควบแน่นมีอยู่จริง โดยมีความแม่นยำสูงถึง ±3% RH ( ความชื้นสัมพัทธ์ )

ความร้อน

ในเครื่องวัดความชื้นแบบใช้ความร้อน จะวัดการเปลี่ยนแปลงของค่าการนำความร้อนของอากาศเนื่องจากความชื้น เซ็นเซอร์เหล่านี้จะวัดความชื้นสัมบูรณ์แทนที่จะเป็นความชื้นสัมพัทธ์[ 7 ]

การวัดน้ำหนัก

เครื่องวัดความชื้นแบบกราวิเมตริกจะแยกน้ำออกจากอากาศ (หรือก๊าซอื่น ๆ) และชั่งน้ำหนักแยกต่างหาก เช่น โดยการชั่งน้ำหนักสารดูดความชื้นก่อนและหลังดูดซับน้ำ อุณหภูมิ ความดัน และปริมาตรของก๊าซแห้งที่ได้จะถูกวัดด้วยเช่นกัน ซึ่งให้ข้อมูลเพียงพอสำหรับการคำนวณปริมาณน้ำต่อโมลของก๊าซ[ 8 ] [ 9 ]

วิธีนี้ถือเป็นวิธีการวัดความชื้นสัมบูรณ์หลักที่แม่นยำที่สุด และมีการกำหนดมาตรฐานระดับชาติโดยอิงจากวิธีนี้ในสหรัฐอเมริกา สหราชอาณาจักร สหภาพยุโรป และญี่ปุ่น อย่างไรก็ตาม ความไม่สะดวกในการใช้งานอุปกรณ์ดังกล่าวทำให้โดยทั่วไปแล้วมักใช้เพื่อสอบเทียบเครื่องมือที่มีความแม่นยำน้อยกว่า ซึ่งเรียกว่า มาตรฐานการถ่ายโอน (Transfer Standards)

ออปติคอล

เครื่องวัดความชื้นแบบออปติคอลจะวัดการดูดซับแสงโดยน้ำในอากาศ[ 10 ]ตัวปล่อยแสงและตัวตรวจจับแสงจะถูกจัดเรียงโดยมีปริมาตรอากาศอยู่ระหว่างกัน การลดทอนของแสงที่ตัวตรวจจับมองเห็นจะบ่งบอกถึงความชื้นตามกฎของเบียร์-แลมเบิร์ตประเภทต่างๆ ได้แก่ เครื่องวัดความชื้นแบบไลแมน-อัลฟา (ใช้แสงไลแมน-อัลฟาที่ปล่อยออกมาจากไฮโดรเจน) เครื่องวัดความชื้นแบบคริปตอน (ใช้แสง 123.58 นาโนเมตรที่ปล่อยออกมาจากคริปตอน ) และเครื่องวัดความชื้นแบบการดูดซับเชิงอนุพันธ์ (ใช้แสงที่ปล่อยออกมาจากเลเซอร์สองตัวที่ทำงานที่ความยาวคลื่นต่างกัน ตัวหนึ่งถูกดูดซับโดยความชื้นและอีกตัวหนึ่งไม่ถูกดูดซับ)

แอปพลิเคชัน

การประยุกต์ใช้เทอร์โมมิเตอร์และไฮโกรมิเตอร์แบบพกพา

นอกจากเรือนกระจกและพื้นที่อุตสาหกรรมแล้ว เครื่องวัดความชื้นยังใช้ในตู้ฟัก ไข่ ห้องซาวน่าตู้เก็บซิการ์และพิพิธภัณฑ์ บางแห่ง อีกด้วย นอกจากนี้ยังใช้ในการดูแลเครื่องดนตรีไม้ เช่น เปียโน กีตาร์ ไวโอลิน และพิณ ซึ่งอาจเสียหายได้จากสภาพความชื้นที่ไม่เหมาะสม เครื่องวัดความชื้นมีบทบาทสำคัญในการดับเพลิง เนื่องจากความชื้นสัมพัทธ์ยิ่งต่ำ เชื้อเพลิงก็จะยิ่งลุกไหม้รุนแรงมากขึ้น[ 11 ]ในที่อยู่อาศัย เครื่องวัดความชื้นใช้เพื่อช่วยในการควบคุมความชื้น (ความชื้นต่ำเกินไปอาจทำลายผิวหนังและร่างกายของมนุษย์ ในขณะที่ความชื้นสูงเกินไปจะเอื้อต่อการเจริญเติบโตของเชื้อราและไรฝุ่น ) เครื่องวัดความชื้นยังใช้ในอุตสาหกรรม การเคลือบผิว เนื่องจากการใช้งานสีและสารเคลือบอื่นๆ อาจมีความไว ต่อ ความชื้นและ จุดน้ำค้างมาก

ความยากลำบากในการวัดความชื้นอย่างแม่นยำ

การวัดความชื้นเป็นหนึ่งในปัญหาที่ยากที่สุดในการวัดพื้นฐาน ตาม คู่มือ WMOระบุว่า "ความแม่นยำที่ทำได้ [สำหรับการกำหนดความชื้น] ที่ระบุไว้ในตารางนั้นหมายถึงเครื่องมือคุณภาพดีที่ใช้งานและบำรุงรักษาอย่างดี ในทางปฏิบัติแล้ว สิ่งเหล่านี้ทำได้ยาก" สามารถเปรียบเทียบเทอร์โมมิเตอร์สองตัวได้โดยการจุ่มทั้งสองลงในภาชนะหุ้มฉนวนที่มีน้ำ (หรือแอลกอฮอล์ สำหรับอุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดเยือกแข็งของน้ำ) และคนอย่างแรงเพื่อลดความผันแปรของอุณหภูมิ เทอร์โมมิเตอร์แบบของเหลวในแก้วคุณภาพสูง หากใช้งานอย่างระมัดระวัง ควรคงความเสถียรได้นานหลายปี ไฮโกรมิเตอร์ต้องได้รับการสอบเทียบในอากาศ ซึ่งเป็นตัวกลางถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าน้ำมาก และไฮโกรมิเตอร์หลายประเภทมีแนวโน้มที่จะเกิดการเปลี่ยนแปลง[ 12 ]ดังนั้นจึงจำเป็นต้องสอบเทียบใหม่เป็นประจำ ความยากลำบากอีกประการหนึ่งคือไฮโกรมิเตอร์ส่วนใหญ่จะวัดความชื้นสัมพัทธ์มากกว่าปริมาณน้ำสัมบูรณ์ แต่ความชื้นสัมพัทธ์เป็นฟังก์ชันของทั้งอุณหภูมิและปริมาณความชื้นสัมบูรณ์ ดังนั้นความผันแปรของอุณหภูมิเล็กน้อยภายในอากาศในห้องทดสอบจะส่งผลให้เกิดความผันแปรของความชื้นสัมพัทธ์

ในสภาพแวดล้อมที่เย็นและชื้น น้ำแข็งอาจระเหิดบนหัวเซ็นเซอร์ ไม่ว่าจะเป็นเส้นผม เซลล์น้ำค้าง กระจก องค์ประกอบตรวจจับความจุ หรือเทอร์โมมิเตอร์แบบแห้งของไซโครมิเตอร์แบบดูด น้ำแข็งบนโพรบจะตรงกับการอ่านค่าความชื้นอิ่มตัวเมื่อเทียบกับน้ำแข็งที่อุณหภูมินั้น กล่าวคือ จุดเยือกแข็ง อย่างไรก็ตาม ไฮโกรมิเตอร์แบบธรรมดาไม่สามารถวัดได้อย่างถูกต้องต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง และวิธีเดียวที่จะแก้ปัญหาพื้นฐานนี้ได้คือการใช้โพรบวัดความชื้นแบบให้ความร้อน[ 13 ]

มาตรฐานการสอบเทียบ

การสอบเทียบเครื่องวัดความชื้นในอากาศ

การสอบเทียบเทอร์โมมิเตอร์ที่ใช้อย่างแม่นยำเป็นสิ่งสำคัญพื้นฐานสำหรับการกำหนดความชื้นที่แม่นยำด้วยวิธีเปียก-แห้ง เทอร์โมมิเตอร์ต้องได้รับการปกป้องจากความร้อนแผ่รังสีและต้องมีการไหลของอากาศเหนือกระเปาะเปียกในปริมาณที่สูงเพียงพอเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำที่สุด ไซโครมิเตอร์แบบกระเปาะเปียก-แห้งที่แม่นยำที่สุดชนิดหนึ่งถูกคิดค้นขึ้นในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 โดยAdolph Richard Assmann (1845–1918) [ 14 ]ในเอกสารอ้างอิงภาษาอังกฤษมักจะสะกดอุปกรณ์นี้ว่า "Assmann psychrometer" ในอุปกรณ์นี้ เทอร์โมมิเตอร์แต่ละตัวจะถูกแขวนไว้ภายในท่อโลหะขัดเงาแนวตั้ง และท่อนั้นจะถูกแขวนไว้ภายในท่อโลหะที่สองที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าเล็กน้อย ท่อคู่เหล่านี้ทำหน้าที่แยกเทอร์โมมิเตอร์ออกจากความร้อนแผ่รังสี อากาศจะถูกดูดผ่านท่อด้วยพัดลมที่ขับเคลื่อนด้วยกลไกนาฬิกาเพื่อให้แน่ใจว่าความเร็วคงที่ (บางรุ่นที่ทันสมัยใช้พัดลมไฟฟ้าที่มีการควบคุมความเร็วแบบอิเล็กทรอนิกส์) [ 15 ]ตามที่ Middleton กล่าวไว้ในปี 1966 ว่า "ประเด็นสำคัญคืออากาศจะถูกดูดระหว่างท่อวงกลมซ้อนกัน รวมถึงผ่านท่อด้านในด้วย" [ 16 ]

เป็นเรื่องที่ท้าทายมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความชื้นสัมพัทธ์ต่ำ เพื่อให้ได้ค่าการลดลงของอุณหภูมิกระเปาะเปียกตามทฤษฎีสูงสุด การศึกษาของออสเตรเลียในช่วงปลายทศวรรษ 1990 พบว่าเทอร์โมมิเตอร์กระเปาะเปียกแบบของเหลวในแก้วมีอุณหภูมิสูงกว่าที่ทฤษฎีคาดการณ์ไว้ แม้ว่าจะมีการใช้ความระมัดระวังอย่างมากก็ตาม[ 17 ]ซึ่งอาจนำไปสู่การอ่านค่า RH ที่สูงเกินไป 2 ถึง 5 เปอร์เซ็นต์

วิธีแก้ปัญหาหนึ่งที่บางครั้งใช้สำหรับการวัดความชื้นที่แม่นยำเมื่ออุณหภูมิอากาศต่ำกว่าจุดเยือกแข็งคือการใช้เครื่องทำความร้อนไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยเทอร์โมสตัทเพื่อเพิ่มอุณหภูมิของอากาศภายนอกให้สูงกว่าจุดเยือกแข็ง ในการจัดเรียงนี้ พัดลมจะดูดอากาศภายนอกผ่าน (1) เทอร์โมมิเตอร์เพื่อวัดอุณหภูมิกระเปาะแห้งของอากาศโดยรอบ (2) ตัวทำความร้อน (3) เทอร์โมมิเตอร์ตัวที่สองเพื่อวัดอุณหภูมิกระเปาะแห้งของอากาศที่ถูกทำให้ร้อน จากนั้น (4) เทอร์โมมิเตอร์แบบกระเปาะเปียก ตาม คู่มือของ องค์การอุตุนิยมวิทยาโลก "หลักการของไซโครมิเตอร์แบบให้ความร้อนคือปริมาณไอน้ำของมวลอากาศจะไม่เปลี่ยนแปลงหากได้รับความร้อน คุณสมบัตินี้สามารถนำมาใช้ประโยชน์ในไซโครมิเตอร์ได้โดยหลีกเลี่ยงความจำเป็นในการรักษากระเปาะน้ำแข็งภายใต้สภาวะเยือกแข็ง" [ 18 ] [ 19 ]

เนื่องจากความชื้นในอากาศโดยรอบคำนวณโดยอ้อมจากค่าการวัดอุณหภูมิสามค่า ดังนั้นในอุปกรณ์ดังกล่าว การสอบเทียบเทอร์โมมิเตอร์ที่แม่นยำจึงมีความสำคัญยิ่งกว่าในกรณีของอุปกรณ์ที่มีหลอดไฟสองดวง

การสอบเทียบเกลืออิ่มตัว

นักวิจัยหลายคน[ 20 ]ได้ตรวจสอบการใช้สารละลายเกลืออิ่มตัวสำหรับการสอบเทียบไฮโกรมิเตอร์ ส่วนผสมของเกลือบริสุทธิ์บางชนิดและน้ำกลั่นที่มีลักษณะเป็นเกล็ดน้ำแข็งจะรักษาระดับความชื้นให้คงที่โดยประมาณในภาชนะปิดอ่างเกลือแกงอิ่มตัว( โซเดียมคลอไรด์ ) จะให้ค่าความชื้นประมาณ 75% ในที่สุด เกลือชนิดอื่น ๆ มีระดับความชื้นสมดุลที่แตกต่างกัน: ลิเธียมคลอไรด์ ~11%; แมกนีเซียมคลอไรด์ ~33%; โพแทสเซียมคาร์บอเนต ~43%; โพแทสเซียมซัลเฟต ~97% สารละลายเกลือจะมีความชื้นแปรผันเล็กน้อยตามอุณหภูมิ และอาจใช้เวลานานพอสมควรในการเข้าสู่สมดุลแต่ความสะดวกในการใช้งานช่วยชดเชยข้อเสียเหล่านี้ได้บ้างในการใช้งานที่มีความแม่นยำต่ำ เช่น การตรวจสอบไฮโกรมิเตอร์แบบกลไกและอิเล็กทรอนิกส์

ดูเพิ่มเติม

  • เว็บไซต์ฝึกอบรมการวัดความชื้นของ IMA
  • USATODAY.com: วิธีการทำงานของเครื่องวัดความชื้นในอากาศแบบสลิง
  • หน้าเว็บของ NIST เกี่ยวกับการสอบเทียบความชื้น
  • บทความเกี่ยวกับความยากลำบากในการสอบเทียบความชื้น
  • บทความเกี่ยวกับเซ็นเซอร์ความชื้นสัมพัทธ์
  • เว็บไซต์ของ NOAA เกี่ยวกับเครื่องวัดความชื้นแบบจุดเยือกแข็งด้วยกระจกเย็นจัด
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hygrometer&oldid=1356700967 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไฮโกรมิเตอร์

ไฮโกรมิเตอร์เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดความชื้นกล่าวคือ ปริมาณไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศเครื่องมือวัดความชื้นมักจะอาศัยการวัดปริมาณอื่นๆ เช่น อุณหภูมิ ความดัน มวล...

เครื่องวัดความชื้นโบราณ

เครื่องวัดความชื้นแบบหยาบถูกคิดค้นและพัฒนาขึ้นในช่วง ราชวงศ์ชาง ในจีนโบราณเพื่อศึกษาเรื่องสภาพอากาศ [ 2 ] ชาวจีนใช้แท่งถ่านและก้อนดิน โดยชั่งน้ำหนักแห้งแล้วเปรียบเทียบกับน้ำหนักเปียกหลังจากนำไปวางไว้ในอากาศ...

แบบขดลวดโลหะ-กระดาษ

เครื่องวัดความชื้นแบบขดลวดโลหะ-กระดาษมีประโยชน์มากในการแสดงค่าการเปลี่ยนแปลงความชื้นบนหน้าปัด มักพบในอุปกรณ์ราคาไม่แพง และความแม่นยำมีจำกัด โดยมีความคลาดเคลื่อน 10% หรือมากกว่านั้น ในอุปกรณ์เหล่านี้...

เครื่องวัดความชื้นแบบดึงเส้นผม

อุปกรณ์เหล่านี้ใช้เส้นผมของมนุษย์หรือสัตว์ที่ถูกดึงให้ตึง (อาจใช้กระดูกวาฬและวัสดุอื่นๆ แทนเส้นผมได้) เส้นผมมี คุณสมบัติในการดูด ซับความชื้น ความยาวของเส้นผมจะเปลี่ยนแปลงไปตามความชื้น และ...