Датчик влажности и температуры наружного атмосферного воздуха. Могут быть использованы как в составе метеостанций, так и по отдельности.
Датчики влажности и температуры воздуха также называют гигрометрами и термометрами соответственно. Это большая группа измерительных приборов, однако к данному подразделу нашего сайта относятся только изделия для метеорологического применения.
Если вам требуется купить датчики влажности и температуры в России или странах Таможенного союза, рекомендуем обратиться за информацией о ценах и наличии к нашим специалистам.
Профессиональные датчики влажности и температуры
Зачем искать сложное и дорогостоящее метеорологическое оборудование, когда маркетплейсы предлагают множество дешевых приборов на любой вкус?
Принципиальное отличие профессиональных датчиков влажности и температуры от бытовых аналогов заключается в их соответствии строгим метрологическим стандартам. Если бытовые метеостанции служат преимущественно для общего информирования о комфортности среды, то научные приборы обеспечивают сверхточные данные в широком диапазоне.
Профессиональное оборудование проходит регулярную поверку, что обеспечивает точность измерений. В отличие от дешевых моделей, чья погрешность может достигать нескольких процентов или градусов, профессиональные устройства имеют строго регламентированный диапазон отклонений. Для температуры типичная точность составляет десятые или сотые доли градуса, а для относительной влажности — ±1–2 %, тогда как в бытовой сфере прибор с допуском в ±5 % считается приемлемым.
Чувствительные элементы профессиональных датчиков сохраняют долговременную стабильность: для этого предусмотрена защита от внешних влияний и повреждений. Бытовые сенсоры подвержены неконтролируемому дрейфу показаний, поскольку не калибруются в процессе эксплуатации, а их материалы не рассчитаны на устойчивость к агрессивным воздействиям.
Еще одним критерием является широкий динамический диапазон. Метеодатчики регистрируют параметры как при глубоком минусе, так и при высоких температурах, в то время как эксплуатационные возможности бытовых устройств ограничены рамками жилой зоны.
Профессиональные гигрометры
Классификация датчиков влажности обычно строится на методе измерения. В этом материале мы сосредоточимся на типах, которые чаще всего используются в метеорологии.
Емкостные гигрометры
Емкостные измерители влажности чаще всего встречаются на рынке благодаря сочетанию широкого рабочего диапазона, высокой надежности и относительно низкой стоимости. Их принцип действия основан на изменении электрической емкости конденсатора, вызванном сорбцией водяного пара гигроскопичным диэлектриком, помещенным между двумя проводящими обкладками. Обычно в корпус прибора также встраивается компактный термометр.
Психрометрический метод
Психрометр содержит два расположенных рядом термометра. Один из них – «сухой» – выставлен на открытый воздух. Второй – «влажный» – обернут фитилем, смоченным водой. При испарении воды с фитиля влажный термометр становится холоднее по сравнению с сухим, причем разница тем больше, чем суше воздух. По этой разнице с помощью таблиц или формул вычисляют относительную и абсолютную влажность, а также точку росы.
Психрометры подходят для высокотемпературных и агрессивных сред и имеют сравнительно высокое разрешение. Сейчас они по-прежнему используются для метеорологических наблюдений, хотя их все больше вытесняют электронные гигрометры.
Датчики точки росы
Особую нишу в метеорологии занимают датчики точки росы (конденсационные гигрометры). Принцип их работы основан на охлаждении зеркальной поверхности до момента выпадения на ней конденсата — этот момент и фиксирует температуру точки росы. Такой метод дает прямые показания без сложных пересчетов, что обеспечивает высокую метрологическую надежность.
Точка росы — это temperatura, при которой воздух насыщается водой и происходит конденсация. Это важный параметр для сельского хозяйства, систем поддержания заданных параметров воздуха, авиации и прогнозирования погоды (расчета вероятности росы, тумана или мороза).
Спектрометры водяного пара
Спектрометрические методы измерения влажности основаны на избирательном поглощении молекулами воды инфракрасного и ультрафиолетового излучения, причем интенсивность используемой линии поглощения подбирается под требуемый диапазон концентраций. Преимуществом данных приборов является высокое быстродействие, что обусловливает их применение в авиационных исследованиях, в том числе для измерения следовых концентраций водяного пара на больших высотах.
Датчики температуры воздуха
Температура является фундаментальным показателем состояния воздуха и важным фактором для измерений других параметров.
Наиболее распространенным классом датчиков служат термометры, представленные ртутными, спиртовыми, цифровыми и инфракрасными разновидностями. Действие традиционных жидкостных термометров основано на принципе теплового расширения и сжатия рабочего вещества (ртуть, спирт или толуол) в калиброванной капиллярной трубке. При очевидной конструктивной простоте данный метод способен давать большие погрешности.
Деформационные термометры содержат упругие чувствительные элементы, такие как биметаллическая пластина или трубка Бурдона, геометрия которых изменяется под температурным воздействием.
Более современные цифровые термометры используют методы электрического сопротивления либо термоэлектрические эффекты: к ним относятся термометры сопротивления и термисторы.
Инфракрасные приборы регистрируют тепловое излучение, испускаемое объектами, позволяя выполнять бесконтактные измерения.
Особенности работы датчиков влажности и температуры
Несмотря на то, что измерение температуры и влажности может восприниматься как независимые процедуры, их глубокая взаимосвязь при анализе атмосферных процессов диктует необходимость применения комплексного подхода. Совместный учет этих трех параметров обеспечивает целостное представление об окружающих условиях. Поэтому эти датчики, как правило, интегрируются в единые многофункциональные приборы либо входят в состав автоматических метеорологических станций. Профессиональные датчики влажности и температуры имеют унифицированные интерфейсы для интеграции в автоматизированные научные системы.
Условия размещения датчиков влажности и температуры в целом одинаковы. Для этой цели часто используют метеорологические будки. На многих станциях для наблюдений используются автоматизированные метеорологические комплексы (АМК), которые автоматически регистрируют ряд метеорологических величин. Оборудование часто оснащено системой обогрева для предотвращения образования конденсата на сенсоре, кожухами радиационной защиты, мембранным фильтром от мелкой пыли.
Основные требования сводятся к следующему:
- прибор должен быть защищен от прямого солнечного излучения, атмосферных загрязнений, осадков и порывов ветра;
- важно исключить формирование локального микроклимата внутри защитного кожуха, которое связано со способностью многих материалов поглощать либо выделять водяной пар в зависимости от текущей влажности атмосферы.
Где именно в научной и прикладной метеорологии используются датчики влажности и температуры?
- В прогнозировании погоды погодные станции с датчиками влажности и температуры обеспечивают углубленный анализ изменяющихся параметров погоды, таких как туман, осадки и выпадание росы.
- На карбоновых полигонах такие приборы интегрируются в состав станций мониторинга для профильных измерений и расчета потоков парниковых газов, тепла и влаги.
- В сельском хозяйстве (в теплицах, в системах капельного орошения) данные устройства являются частью систем климат-контроля для улучшения роста растений.
- В системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК) датчики влажности и температуры используются для поддержания зон комфорта для жителей.