Was ist Hygrometer?
Ein Hygrometer ist ein Gerät, das die Feuchtigkeit in der Luft misst und anzeigt.
Es gibt mehrere Indikatoren für die Luftfeuchtigkeit, aber derjenige, den wir täglich verwenden, ist die relative Luftfeuchtigkeit (%RH). Die relative Luftfeuchtigkeit ist das Verhältnis zwischen der Wasserdampfmenge in der gemessenen Luft und der maximalen Wasserdampfmenge, die die Luft bei dieser Temperatur enthalten kann.
Weitere Parameter neben der relativen Luftfeuchtigkeit sind das Mischungsverhältnis (kg/kg), die absolute Luftfeuchtigkeit (g/m^3), der Wasserdampfdruck (Pa), die Taupunkttemperatur (°C) und der Molanteil (mol/mol). Hygrometer lassen sich grob in analoge und digitale Typen einteilen. Zu den analogen Typen gehören Trocken- und Nasshygrometer, Haarhygrometer und Bimetall-Hygrometer, von denen die ältesten seit etwa 1500 in Gebrauch sind. Sie arbeiten grundsätzlich nicht mit Strom. Sie sind anfällig für Fehler und erfordern Wartung und Messbedingungen.
Digitale elektronische Hygrometer sind Sensoren auf Halbleiterbasis, die häufig mit einem Temperatursensor zu einem Temperatur-/Hygrometer-Set kombiniert werden. Sie werden wegen ihrer geringen Größe und der einfachen Datenaufzeichnung in industriellen Anwendungen eingesetzt.
Verwendungszwecke von Hygrometern
Hygrometer werden seit langem in der öffentlichen Wetterbeobachtung und anderen Anwendungen eingesetzt. Haarhygrometer werden in Museen und Kunstgalerien verwendet, da sie keinen Strom benötigen.
Industrielle Hygrometer werden dort eingesetzt, wo die Luftfeuchtigkeit empfindlich ist, z. B. bei der Kultivierung von Kunststoffgewächshäusern und Pilzen in der Landwirtschaft sowie in medizinischen und pharmazeutischen Betrieben.
In letzter Zeit werden Hygrometer häufig zur Vorbeugung von Hitzeschlägen eingesetzt. An manchen Orten werden sie in Innenräumen eingesetzt, in denen sich Menschen aufhalten, wie in großen Sporthallen, Klassenzimmern und Pflegeheimen. Sie werden auch in Klimaanlagen und Luftbefeuchtern installiert und sind für die automatische Steuerung der Geräte zuständig.
Funktionsweise von Hygrometern
Für die Messung der Luftfeuchtigkeit werden verschiedene Prinzipien verwendet. Erstens gibt es zwei Haupttypen von Prinzipien, je nachdem, ob sie analog oder digital sind.
1. Analoge Hygrometer
Analoge Hygrometer werden häufig in Hygrometern für den täglichen Bedarf verwendet.
Nass- und Trocken-Kugelhygrometer
Nass- und Trocken-Kugelhygrometer bestehen aus zwei nebeneinander liegenden Glasthermometern, von denen eines mit einer feuchten Gaze umwickelt ist. Unter den Thermometern befindet sich ein Behälter, in dem Wasser aufbewahrt wird. Die Gaze nimmt die Feuchtigkeit in diesem Behälter auf und lässt die Feuchtigkeit an dem umwickelten Thermometer verdunsten.
Bei der Verdunstung des Wassers geht Verdunstungswärme verloren, so dass die angezeigte Temperatur (Feuchtkugeltemperatur) des Thermometers mit der umwickelten Gaze niedriger ist. Aus dieser Temperaturdifferenz wird die Luftfeuchtigkeit berechnet. Einige Produkte verfügen über eine Tabelle zur Umrechnung der Feuchtkugeltemperatur zwischen den beiden Thermometern, so dass die Luftfeuchtigkeit aus der Differenz zwischen dem Thermometer ohne Gaze (Trockenkugeltemperatur) und der Feuchtkugeltemperatur abgelesen werden kann.
Wenn die beiden Thermometer die gleiche Zahl aufweisen, ist das nasse Tuch nicht trocken und es entsteht keine Verdampfungswärme, d. h. die Luftfeuchtigkeit beträgt 100 %.
Haar-Hygrometer
Das Haarhygrometer nutzt die Elastizität des Nylonfadens und des menschlichen Haares, die sich mit der Luftfeuchtigkeit verändert, um die Nadel zu bewegen. Die Nadel wird nach dem Hebelprinzip vergrößert, und ihre Bewegung wird auf einer Papierrolle aufgezeichnet.
Da die Messung ohne Strom erfolgt, besteht keine Brandgefahr, weshalb sie in Museen verwendet werden.
Bimetall-Hygrometer
Bimetallische Hygrometer verwenden eine Metallfeder als Basis, an der eine trockene Chemikalie mit unterschiedlicher Schrumpfungsrate, die leicht Feuchtigkeit aufnimmt, befestigt ist, wobei sich die Form der Feder je nach Luftfeuchtigkeit ändert. Sie werden in wandmontierten Hygrometern mit Zeiger verwendet.
2. Digitales Hygrometer
Digitale Hygrometer werden häufig in der Industrie eingesetzt.
Elektrischer Widerstandstyp
Der elektrische Widerstandstyp verwendet ein Feuchtigkeitselement, dessen elektrischer Widerstand sich entsprechend der relativen Luftfeuchtigkeit ändert; es ist unmöglich, bei niedriger Luftfeuchtigkeit unter 20 % rh zu messen, da der Messfehler groß ist, und das Element verschlechtert sich bei hohen Temperaturen.
Kapazitätsmessung
Bei der Kapazitätsmessung werden Änderungen der in einem Kondensator gespeicherten elektrischen Kapazität genutzt. Die Menge an Feuchtigkeit, die von der Polymerschicht im Kondensator aufgenommen oder abgegeben wird, ist proportional zur relativen Luftfeuchtigkeit. Im Gegensatz zum elektrischen Widerstand können die Messungen auch bei 0 % relativer Luftfeuchtigkeit durchgeführt werden.
Taupunkt-Hygrometer (optisch)
Die zu messende Luft wird auf einen gekühlten Spiegel gestrahlt, und das Beschlagen des Spiegels wird durch die Reflexion des Lichts festgestellt. Die Taupunkttemperatur ist die Temperatur, bei der der Spiegel zu beschlagen beginnt. Darüber hinaus kann die relative Luftfeuchtigkeit separat zusammen mit der Lufttemperatur berechnet werden. Dies ist derzeit die genaueste Methode zur Messung der Luftfeuchtigkeit.
Weitere Informationen zu Hygrometern
Wissenswertes zur Messung der Luftfeuchtigkeit
Es ist zu beachten, dass die verschiedenen Arten von Hygrometern unterschiedliche Fehlerbereiche aufweisen. Die Genauigkeit ist wichtig für die Messung, aber auch die Einfachheit der Messung ist entscheidend. Im Alltag ist die Einfachheit der Messung wichtiger als die Genauigkeit, während für den industriellen Einsatz eine Messmethode mit einem Fehlerbereich gewählt werden muss, der dem Ziel gerecht wird.
Bei der Auswahl eines Hygrometers sollten Sie daher den möglichen Messbereich und den Fehlerbereich genau prüfen.