Základné princípy merania vlhkosti

Azda najstarším spôsobom merania vlhkosti je hygroskopická metóda,  pri ktorej sa využíva rozťažnosť látok v dôsledku pohlcovania vzdušnej vlhkosti. Najstarším používaným sorpčným materiálom je ľudský vlas, ktorý mení svoju dĺžku v závislosti od relatívnej vlhkosti až o 2,5 % (0 – 100 % RH). Najrozšírenejšou metódou merania vlhkosti je psychrometrická metóda. Vlhkosť sa stanovuje z tzv. psychrometrickej depresie, t.j. rozdielu údajov dvoch teplomerov. Pri využití vlastnosti LiCl, ktoré mu umožňujú intenzívne absorbovať vodu a tak sa stať elektricky vodivým, hovoríme o absorpčnej metóde. Vlákno s LiCl je elektricky vyhrievané, až kým sa absorbovaná voda neodparí a vodivosť neklesne. Meria sa množstvo energie potrebné na vysušenie absorbovanej vlhkosti. Štvrtým spôsobom merania vlhkosti je použitie polymérového filmu, ktorý je nanesený na stabilnej sklenej platni. Absorpciou vodnej pary sa mení jeho kapacita, čo sa prejaví na zmene elektrického signálu. Tento spôsob nazývame kapacitná metóda.

Metódy a prístroje na meranie vlhkosti vzduchu

• Psychrometrická metóda merania vlhkosti vzduchu

Prístroje merajúce touto metódou majú dva teplomery: „suchý“ a „vlhký“, ktoré  zaznamenávajú suchú teplotu (T_s ) a vlhkú teplotu (T_V ).

a/ Augustov psychrometer

Označuje sa tiež ako “neventilovaný”. Používa sa v  staničnej sieti. Je tvorený dvoma staničnými teplomermi, ktoré sú umiestnené na spoločnom stojane v meteorologickej búdke vo  výške 2 m nad zemou. Pančuška vlhkého teplomera je  ponorená do nádobky s destilovanou vodou, takže neustále  navlhčuje teplomer. K vyjadreniu veličín “r” a “e” sú zostavené  tabuľky pre T_s a T_v. Ak je v zime na pančuške ľad, musí sa  určovať vlhkosť podľa tabuliek s označením “ľad”. Pri teplotách  pod -10 °C je meranie menej spoľahlivé.

b/ Assmanov aspiračný psychrometer

Pre presnejšie merania vlhkosti používa sa aspiračný  psychrometer. Jeden z teplomerov (2 – mokrý teplomer) je trvalo vlhčený napr. prostredníctvom prúžku savej textílie (punčošky – 3). Druhý (tzv. suchý teplomer – 1) meria teplotu meraného vzduchu. Voda z povrchu vlhkého teplomera sa odparuje a tým ho ochladzuje. Čím menšia je relatívna vlhkosť, tým väčší je rozdiel medzi údajmi oboch teplomerov, pretože odparovanie je intenzívnejšie. Rozdiel sa vyhodnocuje obvykle z tabuliek, alebo výpočtom. Pre rýchlosti prúdenia nad 2 m.s^-1  a zmeny už neprejavujú. Preto tzv. Assmanovpsychrometer obsahuje vrtuľku s pohonom (4), ktorá zabezpečuje stabilné prúdenie rýchlosťou viac ako 2,5 m.s^-1.

 c/ Psychrografy

Skladajú sa z dvoch teplomerných receptorov, z ktorých  jeden je upravený ako “vlhký” s trvalým prívodom vody. K tomuto  účelu sa najlepšie hodia manometrické termografy. Pracujú iba  pri kladných teplotách, pretože pri záporných teplotách sa  zastavuje pohyb vody. Prístroje môžu byť upravené aj na  diaľkovú registráciu.

• Hygroskopická metóda merania vlhkosti vzduchu

Táto metóda využíva hygroskopické vlastnosti niektorých  látok, ktoré sú schopné pohlcovať, alebo uvoľňovať vodné pary  pri súčasných zmenách svojho objemu. Veľmi vhodné pre tieto  účely sú ľudské vlasy, alebo živočíšne črevné blany, ktoré sa  pri pohlcovaní vodných pár, keď stúpa relatívna vlhkosť,  predlžujú, v opačnom prípade skracujú. Takto vzniknuté zmeny  dĺžky  sa prenášajú prevodovým mechanizmom na prispôsobenú  stupnicu prístroja.

a/ Vlasový vlhkomer – hygrometer

Používa ako hygroskopickú látku zväzok odmastených  ľudských vlasov. Podľa zmeny ich dĺžky meria sa prístrojom  priamo relatívna vzdušná vlhkosť (obrázok nižšie). Zväčšovanie dĺžky nie je však  rovnomerné, preto majú nižšie relatívne vlhkosti väčšie dieliky  na stupnici. Ak je prístroj dlhšiu dobu v suchom prostredí, zle reaguje  na zmeny vlhkosti vzduchu. Potom ho treba regenerovať.  Regenerácia spočíva v tom, že sa prístroj obalí asi na 24 hodín  do navlhčenej látky. Po tejto dobe má ukazovať hodnotu 95 – 97 %.  Ak sa tak nestalo, posunieme ručičku na hodnotu 96 %. Zaprášené  a inak znečistené vlasy umývame jemným štetcom destilovanou  vodou, alebo liehom.

Prístroj sa umiestňuje v meteorologickej žalúziovej búdke  vedľa psychrometra. Pred odčítavaním treba naň jemne poklepať,  aby sa mechanizmus uvoľnil a ručička nadobudla správnu polohu.  Vlasový vlhkomer sa kontroluje podľa Augustovho psychrometra a  opravy sa robia justačnou skrutkou.

b/ Hygrograf

Je to prístroj, ktorý meria a súčasne registruje relatívnu  vlhkosť vzduchu. Princíp merania je zhodný s vlasovým  vlhkomerom. Konštrukčne je prístroj až na senzorickú časť  zhodný s termografom. Najnovšie sa konštruujú hygrografy, u ktorých sa ako  hygroskopické látky používajú namiesto odmastených vlasov  preparované črevné blany a blany z umelých hmôt. Hygrografy sa  dosť často konštruujú v spojitosti s termografmi ako tzv.  termohygrografy.

• Elektrická metóda merania vlhkosti vzduchu

Elektrické prístroje na meranie vlhkosti vzduchu môžu byť  založené na rôznych princípoch. Najobvyklejším je psychrometrický spôsob. Podobne ako u  uvedených psychrometrov sa aj tu meria psychrometrická  diferencia, iba s tým rozdielom, že sa miesto teplomerov  používajú termočlánky. Teplé spoje termočlánkovej batérie  zastupujú suchý teplomer, studené spoje obalené pančuškou vlhký  teplomer. K zisteniu psychrometrickej diferencie je ešte  potrebné merať teplotu vzduchu. V najmodernejších prístrojoch  je použitá  kapacitná, prípadne absorbčná metóda.

Na nových automatických meteorologických a zrážkomerných staniciach SHMÚ  sa v súčasnej dobe používa sonda od firmy MicroStep – RHT75.