습도계
Hygrometer
| 습도 및 습도 측정 |
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| 특정 개념 |
| 일반적인 개념 |
| 조치 및 기구 |
습도계는 공기, 토양 또는 좁은 공간에서 수증기의 양을 측정하는 데 사용되는 기구이다.습도 측정기기는 일반적으로 수분이 흡수될 때 물질 내의 온도, 압력, 질량, 기계적 또는 전기적 변화와 같은 다른 양의 측정에 의존합니다.이러한 측정량은 교정 및 계산에 의해 습도 측정으로 이어질 수 있습니다.오늘날의 전자 장치는 응축 온도(노점이라고 함) 또는 전기 용량 또는 저항의 변화를 사용하여 습도 차이를 측정합니다.조습계는 레오나르도 다빈치에 의해 1480년에 발명되었다.1600년대에 큰 도약이 있었다; 프란체스코 폴리는 더 실용적인 버전의 장치를 발명했고, 로버트 후크는 습도계를 포함한 많은 기상 장치를 개선했다.보다 현대적인 버전은 1755년 스위스의 박식가 요한 하인리히 람베르트에 의해 만들어졌다.나중에, 1783년, 스위스의 물리학자이자 지질학자 호레이스 베네딕트 드 소슈르는 습도를 측정하기 위해 사람의 머리카락을 사용하는 최초의 습도계를 발명했다.
주어진 부피의 공기(포화도)에서 유지할 수 있는 수증기의 최대 양은 온도에 따라 크게 다릅니다. 찬 공기는 뜨거운 공기보다 단위 부피당 물의 질량이 적을 수 있습니다.온도는 습도를 변화시킬 수 있습니다.
고전 습도계
고대 습도계
습도계는 고대 중국 상나라 때 날씨를 [1]연구하기 위해 고안되고 개발되었습니다.중국인들은 숯과 흙덩어리를 사용했다: 건조한 무게를 재었다가 공기 중에 드러난 후 축축한 무게와 비교했다.무게의 차이는 습도 수준을 계산하는 데 사용되었다.
다른 기술들은 질량을 이용하여 습도를 측정했는데, 예를 들어 공기가 건조할 때는 숯 막대가 가볍고 공기가 습할 때는 숯 막대가 무거웠다.흙덩어리와 숯덩어리를 지팡이 양 끝에 따로 매달고 중간 지점에 고정된 리프팅 끈을 달아 건조한 공기 속에서 수평으로 만든 고대 습도계.[2][1]
금속 종이 코일 타입
금속 종이 코일 습도계는 습도 변화를 다이얼에 표시하는 데 매우 유용합니다.저렴한 기기에서 가장 많이 나타나며, 정확도가 10% 이상 변동하여 제한됩니다.금속코일에 부착된 소금 함침지 스트립에 의해 수증기가 흡수되어 코일의 형상이 변화한다.이러한 변화(바이메탈 온도계의 변화와 유사)는 다이얼에 표시를 일으킵니다.일반적으로 게이지 전면에는 금속 바늘이 있으며, 바늘이 가리키는 위치가 바뀝니다.
모발 장력 습도계
이 장치들은 어느 정도 긴장된 상태에서 사람이나 동물의 털을 사용한다.머리카락은 흡습성(습기를 유지하는 경향이 있다)이며, 습도에 따라 길이가 변화하며, 기구에 의해 확대되어 문자판이나 눈금에 표시될 수 있습니다.17세기 후반에, 그러한 장치들은 몇몇 과학자들에 의해 흡습기라고 불렸다; 그 단어는 더 이상 사용되지 않지만, 그것으로부터 파생된 흡습기와 흡습기는 여전히 사용되고 있다.날씨의 집이라고 알려진 전통적인 민속 예술 장치는 이 원리에 따라 작동한다.고래 뼈와 다른 재료는 머리카락 대신 사용될 수 있다.
1783년, 스위스의 물리학자이자 지질학자 호레이스 베네딕트 드 소슈르는 사람의 머리카락을 이용한 최초의 모발-장력 습도계를 만들었다.
길이 8~10인치[3], b c, 그림 37, 한쪽 끝은 나사 a에 고정되고 다른 한쪽 끝은 도르래 c 위를 지나 실크 실과 무게 d에 의해 팽팽하게 당겨지는 인간 털로 구성된다.
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풀리는 눈금이 있는 눈금(e) 위로 이동하는 지수에 연결됩니다.먼저 머리를 디에틸에테르에 [4]담그는 등 모발에서 기름을 제거함으로써 더욱 민감하게 만들 수 있습니다.
온도계(습건조구 온도계)
온도계 또는 습구 및 건구 온도계는 두 개의 보정된 온도계로 구성됩니다. 하나는 건조하고 다른 하나는 양말이나 [5]심지에 증류수를 뿌려 촉촉하게 유지합니다.물의 어는점 이상의 온도에서 심지에서 물이 증발하면 온도가 낮아져 습구 온도계가 건구 온도계보다 낮아집니다.그러나 공기 온도가 영하일 때는 정확하게 하기 위해 습구(wet bulb)를 얇은 얼음 코팅으로 덮어야 합니다.승화의 열로 인해 습구 온도는 결국 건구보다 낮아지지만, 이 경우 계속해서 온도계를 사용할 경우 몇 분 정도 걸릴 수 있습니다.
상대습도(RH)는 건구온도계에 의해 나타나는 주변온도와 습구온도계에 의해 나타나는 온도차이에서 계산된다.상대습도는 습구온도와 건구온도의 교차점을 측심도표에 표시하여 결정할 수도 있다.건조한 온도계와 습한 온도계는 공기가 완전히 포화 상태일 때 일치하며, 차이가 클수록 공기가 건조해집니다.온도계는 일반적으로 기상학 및 HVAC 산업에서 주거용 및 상업용 에어컨 시스템의 적절한 냉매 충전을 위해 사용됩니다.
슬링 온도계
슬링 온도계는 핸들에 부착된 온도계를 사용하여 두 온도가 모두 안정될 때까지 자유 공기 흐름에서 수동으로 회전합니다.현장 측정에 사용되기도 하지만 보다 편리한 전자 센서로 대체되고 있습니다.회전 온도계는 동일한 원리를 사용하지만, 두 온도계는 래칫 또는 풋볼 래틀과 비슷한 장치에 장착됩니다.
냉각 미러 이슬점 습도계
이슬점은 일정한 압력에서 습한 공기(또는 다른 모든 수증기)의 샘플이 수증기 포화 상태에 도달하는 온도입니다.이 포화 온도에서 냉각을 더하면 물이 응결됩니다.냉각 미러 이슬점 습도계는 일반적으로 사용 가능한 가장 정밀한 기기 중 일부입니다.그들은 차가운 거울과 광전자 메커니즘을 사용하여 거울 표면의 결로를 감지합니다.거울의 온도는 증발과 응축 사이의 동적 평형을 유지하기 위해 전자 피드백에 의해 제어되며, 따라서 이슬점 온도를 면밀히 측정합니다.이러한 장치를 사용하면 0.2°C의 정확도를 얻을 수 있으며, 이는 일반적인 사무실 환경에서 약 ±1.2%의 상대 습도 정확도와 관련이 있습니다.이러한 장치들은 이러한 수준의 정확성을 얻기 위해 빈번한 청소, 숙련된 작업자 및 주기적인 교정이 필요합니다.그렇더라도 연기나 기타 불순한 공기가 존재할 수 있는 환경에서는 심하게 표류하기 쉽습니다.
최근에는 분광 냉미러가 도입되었습니다.이 방법을 사용하여 응결의 성질을 확인하는 분광광 검출로 이슬점을 구한다.이 방법을 사용하면 이전의 콜드 미러의 많은 함정을 회피할 수 있으며 드리프트 없이 동작할 수 있습니다.
현대 습도계
용량
비용, 공간 또는 파괴한도가 관련된 애플리케이션의 경우 다른 유형의 전자 센서가 낮은 정확도의 가격으로 사용된다.용량습도계는 고분자 또는 금속산화물의 유전율에 대한 습도의 영향을 측정한다.보정 시 이들 센서의 정확도는 5~95% RH 범위에서 ±2% RH입니다.보정을 하지 않으면 정확도가 2~3배 떨어집니다.용량성 센서는 응축 및 일시적인 [6]고온과 같은 영향에 대해 견고합니다.정전식 센서는 오염, 드리프트 및 노화의 영향을 받지만 많은 용도에 적합합니다.
저항성
저항습도계는 습도에 의한 재료의 전기저항 변화를 측정한다.[6]대표적인 재료는 소금과 전도성 폴리머입니다.저항 센서는 정전식 센서보다 감도가 낮습니다. 재료 특성 변화가 적기 때문에 더 복잡한 회로가 필요합니다.또한 재료 특성은 습도와 온도에 따라 달라지는 경향이 있습니다. 즉, 실제로는 센서를 온도 센서와 결합해야 합니다.응축에 대한 정확도와 견고성은 선택한 저항성 재료에 따라 달라집니다.최대 ±3% RH(상대습도)의 정확도로 견고한 결로 방지 센서가 존재합니다.
온도
열습도계는 습도에 의한 공기의 열전도율 변화를 측정한다.이 센서는 상대 [6]습도가 아닌 절대 습도를 측정합니다.
중량계
중량계 습도계는 동일한 부피의 건조한 공기와 비교하여 공기 샘플의 질량을 측정합니다.이는 [7]공기의 수분 함량을 측정하는 가장 정확한 기본 방법으로 간주됩니다.이러한 유형의 측정에 기초한 국가 표준은 미국, 영국, EU 및 일본에서 개발되었습니다.이 장치를 사용하는 것이 불편하다는 것은 일반적으로 전송 표준이라고 불리는 정확도가 낮은 기기를 교정하는 데만 사용된다는 것을 의미합니다.
옵티컬
광학 습도계는 공기 [8]중의 물에 의한 빛의 흡수를 측정한다.발광체와 광검출기는 공기량을 사이에 두고 배치된다.검출기에서 볼 수 있는 빛의 감쇠는 Beer-Lambert 법칙에 따라 습도를 나타낸다.라이만 알파 습도계(수소에 의해 방출되는 라이만 알파 빛을 사용), 크립톤 습도계(크립톤에 의해 방출되는 123.58 nm 빛을 사용), 차분 흡수 습도계(한쪽은 습도에 의해 흡수되고 다른 한쪽은 그렇지 않은 두 개의 레이저에 의해 방출되는 빛을 사용) 등이 있다.
적용들
온실과 산업 공간 외에도 습도계는 일부 인큐베이터, 사우나, 가습기, 박물관에서도 사용된다.피아노, 기타, 바이올린, 하프 등 부적절한 습도 조건에 의해 파손될 수 있는 목제 악기의 취급에도 사용되고 있습니다.습도계는 상대습도가 낮을수록 연료가 더 강하게 [9]연소될 수 있기 때문에 소방에 큰 역할을 한다.주거 환경에서는 습도계를 사용하여 습도를 조절합니다(습도가 너무 낮으면 피부와 몸에 손상을 줄 수 있지만 습도가 너무 높으면 곰팡이 및 먼지 진드기의 성장에 도움이 됩니다).습도계는 페인트 및 기타 코팅의 적용은 습도와 이슬점에 매우 민감할 수 있기 때문에 코팅 산업에서도 사용됩니다.
정확한 습도 측정의 어려움
습도 측정은 기본 도량형에서 더 어려운 문제 중 하나입니다.WMO 가이드에 따르면, "표에 나와 있는 (습도 측정에 대해) 달성 가능한 정확도는 잘 작동하고 유지되는 양질의 기기를 가리킵니다.실제로 이러한 목표를 달성하기란 쉽지 않습니다."두 개의 온도계를 모두 단열수 용기(또는 물의 빙점 이하 온도인 경우 알코올)에 담그고 온도 변화를 최소화하기 위해 강하게 저어 비교할 수 있습니다.고품질 유리 액체 온도계는 주의해서 취급할 경우 수년 동안 안정성을 유지할 수 있습니다.습도계는 물보다 훨씬 덜 효과적인 열 전달 매체인 공기 중에서 보정해야 하며, 많은 유형이 드리프트되기 때문에[10] 정기적인 재보정이 필요합니다.또 다른 어려움은 대부분의 습도계가 존재하는 물의 절대량이 아닌 상대 습도를 감지한다는 것입니다. 그러나 상대 습도는 온도와 절대 습도 함수의 함수이기 때문에 테스트 챔버 내의 공기 중 작은 온도 변화는 상대 습도 변화로 변환됩니다.
춥고 습한 환경에서는 머리카락, 이슬 전지, 거울, 정전용량 감지 소자 또는 흡인 온도계의 건구 온도계 등 센서 헤드에 얼음이 승화될 수 있습니다.프로브의 얼음은 판독값을 해당 온도(즉, 서리점)의 얼음과 관련하여 포화 습도에 일치시킵니다.그러나 기존의 습도계는 서리점 아래에서 적절하게 측정할 수 없으며, 이 근본적인 문제를 해결할 수 있는 유일한 방법은 가열식 습도 [11]프로브를 사용하는 것입니다.
교정기준
온도계 보정
습식건조법에 의한 정확한 습도 결정에 사용되는 온도계의 정확한 보정은 기본이다.온도계는 복사열로부터 보호되어야 하며 가장 정확한 결과를 얻으려면 습구 위로 충분한 공기 흐름이 있어야 합니다.가장 정밀한 유형의 건구 온도계는 19세기 말에 아돌프 리처드 아스만 (1845–1918)[12]에 의해 발명되었다. 영어 참고 문헌에서 이 장치는 보통 "아스만 온도계"로 표기된다.본 발명의 장치에서는 각 온도계가 연마된 금속의 수직관 내에 매달리고, 그 튜브가 약간 큰 직경의 제2의 금속관 내에 매달린다.이 이중관은 온도계를 복사 가열로부터 격리하는 역할을 한다.일정한 속도를 보장하기 위해 시계 장치 메커니즘에 의해 구동되는 팬을 사용하여 튜브를 통해 공기가 흡입됩니다(일부 최신 버전은 전자 속도 [13]제어 기능이 있는 전기 팬을 사용합니다).1966년 미들턴에 따르면, "중요한 점은 공기가 내부 튜브를 통해 [14]동심원 튜브 사이에서 흡입된다는 것이다."
그것은 매우 상대적으로 습도가 낮은 특히, 습구 온도를 최대한 이론적인 우울증을 얻을 1990년대 후반에 호주 연구에도 상당한 예방책을 취했던liquid-in-glass 습구 온도계보다 이론으로 전망했다 더 따뜻했다를 발견했다;[15] 이러한 RH값 판독 값 등번호로 이어질 수 있기 어렵다.t함께e 2 ~ 5% 포인트가 너무 높습니다.
공기 온도가 영하일 때 정확한 습도를 측정하기 위해 사용되는 솔루션 중 하나는 온도 조절식 전기 히터를 사용하여 외부 공기의 온도를 동결 이상으로 올리는 것입니다.팬은 (1) 주위 건구온도를 측정하는 온도계, (2) 발열체, (3) 가열공기의 건구온도를 측정하는 제2 온도계, 마지막으로 (4) 습구온도를 측정하는 외기를 끌어당긴다.세계기상기구 가이드에 따르면 가열식 온도계의 원리는 기단의 수증기 함량은 가열해도 변하지 않는다는 것이다.이러한 특성은 동결 [16]조건 하에서 얼음 전구를 유지할 필요가 없으므로 온도계에 유리하게 활용될 수 있습니다.
외기의 습도는 세 가지 온도 측정에서 간접적으로 계산되므로 이러한 장치에서는 2개의 밸브 구성보다 정확한 온도계 교정이 훨씬 중요합니다.
포화염 교정
다양한 연구자들이[17] 습도계를 교정하기 위해 포화염 용액을 사용하는 것을 연구해 왔다.특정 순수 소금과 증류수의 슬러시 혼합물은 밀폐된 용기에서 거의 일정한 습도를 유지하는 특성을 가지고 있습니다.포화 식염(염화나트륨) 수조는 최종적으로 약 75%의 측정값을 제공합니다.다른 소금들은 다른 평형 습도 수준을 가지고 있습니다: 염화 리튬 11%, 염화 마그네슘 33%, 탄산 칼륨 43%, 황산 칼륨 97%.소금 용액은 온도에 따라 습도가 다소 달라 평형에 도달하는 데 비교적 오랜 시간이 걸릴 수 있지만 기계 및 전자 습도계 점검과 같은 저정밀 애플리케이션에서 이러한 단점을 어느 정도 보완합니다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ a b Hamblyn, Richard (2010). The Invention of Clouds: How an Amateur Meteorologist Forged the Language of the Skies. Pan Macmillan (published June 4, 2010). pp. 16–17. ISBN 978-0-330-39195-5.
- ^ Selin, Helaine (2008). Encyclopaedia of the History of Science, Technology, and Medicine in Non-Western Cultures (2nd ed.). Springer (published April 16, 2008). p. 736. ISBN 978-1-4020-4559-2.
- ^ 8 ~ 10 인치 (20 ~25 cm)
- ^ Draper, John William (1861). A Textbook on Chemistry. Harper & Bros. p. 55.
- ^ Gorse, C.; Johnston, D.; Pritchard, M. (2012). A Dictionary of Construction, Surveying, and Civil Engineering. Oxford Quick Reference. OUP Oxford. p. 960. ISBN 978-0-19-104494-6. Retrieved 13 September 2018.
- ^ a b c D.K. 로베티습도 센서 선택: 3가지 테크놀로지 리뷰Sensors Magazine(2001).
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- ^ 2008년 5월 9일 Wayback Machine에서 아카이브된 표류 포착
- ^ Makkonen, L., Laakso, T(2005) 춥고 습한 환경에서의 습도 측정.경계층 기상, 116: 131~147, doi 10.1007/s10546-004-7955-y
- ^ Guido Heinrich의 "Amannmann, Adolph Richard, 2011-06-16 Wayback Machine에서 아카이브 완료"
- ^ W. E. 놀스 미들턴이 작성한 "역사 기술 박물관의 스미스소니언 기상 기구 카탈로그"
- ^ W. E. 놀스 미들턴, 존스 홉킨스 출판사 1966년 온도계 ISBN 0-8018-7153-0의 역사
- ^ J. Warne, RTD 및 온도계 설계가 습구 및 건구 상대습도 측정에 미치는 실질적인 영향.멜버른 기상국(1998).
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- ^ 습도계의 염분 교정
외부 링크
