Психометрический метод
В основу метода положено измерение температуры среды, влажность которой требуется определить при помощи двух термометров, один из которых применяется в обычных условиях – его называют “сухим”, а другой, так называемый “мокрый”, смачивается водой и находится в термодинамическом равновесии с окружающей средой. Испарение с “мокрого” происходит тем интенсивнее, чем ниже влажность измеряемого газа, а следовательно, его температура будет ниже, чем у “сухого”. По разности температуры “сухого” и “мокрого” термометров судят о влажности воздуха или газа. Для определения величины влажности служит полуимперическая формула:
ℓ = Eм-А*Р*(tc-tм)
ℓ - упругость водяного пара в измеряемой среде;
Eм – максимально возможная упругость пара при температуре tм;
Р – атмосферное давление;
А – психометрический коэффициент
tc и tм – показания “сухого” и “мокрого” термометров.
Психометрический коэффициент А зависит от очень многих факторов, в том числе от размеров и формы чувствительного элемента, состояния смачивающего фитиля защиты термометров от радиации и т.п. и определяется по специальным психометрическим таблицам, составляемых для определённых конструкций психрометров.
Особое значение, очевидно, имеет скорость воздуха. С возрастанием скорости воздуха А быстро убывает, но при скоростях более 2.5-3 м/сек он практически становится постоянным. Поэтому при использовании промышленных психрометров необходимо предусматривать постоянную скорость потока не ниже 3-4 м/сек.
Простейшим, однако, наиболее распространённым, является психрометр, состоящий из 2-х одинаковых ртутных палочных термометров, расположенных рядом. Баллончик с ртутью одного из термометров обмотан тканью, конец которого находится в резервуаре с водой. Таким образом, баллончик этого термометра всегда мокрый, а следовательно его температура всегда ниже чем соседнего с ним “сухого” термометра.
Принципиально электрические психрометры не отличаются от простейших, за исключением того, что в датчиках электрических психрометров для определения температуры применяются термопары, металлические термометры сопротивления или полупроводниковые термосопротивления (ТС).
Термоэлектрические датчики изготовляются в виде термобатарей, разделённых на две группы. Одна их этих групп смачивается водой. ЭДС, измеряемая на выводах термобатареи, пропорциональна психрометрической разности температур.
Принципиальная схема измерительной цепи психрометра показана на рис. 1 и состоит их двух мостов, имеющих одну общую точку и самостоятельные источники питания (U1 и U2).
Рис. 1. Принципиальная схема психрометра
Мост I содержит в качестве плеча “сухой” ТС - Rс, а мост II содержит “мокрый” ТС – Rм. В диагональ моста I включён реохорд Rр, а на выход указателя нуля H подаётся разность выходного напряжения Uм моста II и напряжения Uр между началом реохорда Rр и его движком. При соответствующём подборе постоянных сопротивлений, входящих в мосты I и II, можно записать:
UM = K1 * (tм - ta)
UP = K2 * (tc - tb)
недостатком является то, что показания психрометров зависят от скорости воздуха или газов.