Względna Wilgotność Wodoru w Obudowie Pomiar

Szczegóły: Opublikowano: 22. November 2025

Przetworniki wilgotności względnej to przydatny element automatyki służący do pomiaru wilgotności. Jest to narzędzie o uniwersalnym zastosowaniu. Wilgotność względna to stosunek wilgotności rzeczywistej do maksymalnej wilgotności w danych warunkach. Jest ona podawana w procentach.

Czujniki wilgotności mają szczególne znaczenie w miejscach, gdzie wilgotność może mieć naprawdę istotny wpływ na funkcjonowanie maszyn, również w systemach elektronicznych albo przestrzeni Ethernetu; czy komfort człowieka. Stosuje się to w ocenie powietrza na przykład w klimatyzacji. Najbardziej komfortowa dla człowieka jest konkretna wilgotność - między 40 a 60%. Przetwornik ma nam umożliwić wygodne dokonanie pomiaru.

Zastosowanie i Zalety Przetworników Wilgotności

Dzięki dużej amplitudzie temperatur możliwe jest używanie go w różnych warunkach zewnętrznych i wewnętrznych. Istotnym jest fakt, że dzięki wysokiej dokładności pomiarów pojawia się szansa na kontrolowanie wszystkich parametrów powietrza zarówno w pomieszczeniach, jak i kanałach wentylacyjnych. Zamienia on sygnał ciśnienia na sygnał cyfrowy, który możliwy jest do odczytania w szerszym wymiarze. Duża odporność na wszelkiego rodzaju zawilgocenia czy zabrudzenia to również zasługa wysokiej jakości komponentów użytych do budowy całego urządzenia.

Przykłady Przetworników Dostępnych na Rynku

Przetworniki temperatury i wilgotności firmy Vaisala z doskonałym stabilnym czujnikiem HUMICAP 180R. Wymienne sondy pomiarowe. Funkcja kalibracji w miejscu pracy. Przeznaczone do pracy w clean roomach.
Czujnik temperatury i wilgotności Vaisala HMP110 do trudnych warunków pracy. Zakres pracy: -40...+80C. Przetworniki do instalacji HVAC w nowoczesnych budynkach.
Przetwornik meteorologiczny o deklarowanej dokładności ±1% dla pomiarów wilgotności. Szeroki zakres pracy już od -80ºC ... + 60ºC.

Sonda HC2A-S Rotronic - Szczegółowy Opis

Sonda HC2A-S z serii HygroClip2 Advanced firmy Rotronic to znana w różnych gałęziach przemysłu sonda pomiarowa temperatury i wilgotności względnej powietrza. Jest to sonda, która charakteryzuje się świetnymi parametrami, w tym przede wszystkim dokładnością pomiarów na poziomie ±0.1 °C oraz ±0.8 %RH. W tej części znajduje się sensor wilgotności HYGROMER HT1 oraz sensor temperatury typu Pt100, osłonięte nośnikiem filtra (koszykiem filtra) oraz białym filtrem właściwym, wykonanym z polietylenu (średnica porów to 40 μm).

Pojemnościowy sensor wilgotności nowej generacji Rotronic zapewnia precyzyjny pomiar wilgotności względnej (standardowo do ±0.8 %RH, a w specjalnej opcji nawet do ±0.5 %RH), doskonałą stabilność długoterminową oraz długoletnią żywotność. Wewnątrz obudowy sondy znajduje się dedykowany, opracowany przez Rotronic układ AirChip3000. Układ AirChip3000 zapewnia przetwarzania sygnałów analog/cyfra w sondzie, daje możliwość adiustacji sondy (punkty adiustacji zapisywane są w pamięci tego układu), posiada zintegrowane funkcje alarmowe oraz umożliwia komunikację między sondą a urządzeniem nadrzędnym (przetwornikiem temperatury i wilgotności, rejestratorem temperatury i wilgotności i/lub miernik temperatury i wilgotności).

Przeczytaj także: Wpływ wilgotności na trwałość produktów spożywczych

Sondę temperatury i wilgotności HC2A-S wyróżnia cyfrowy interfejs komunikacyjny UART, zapewniający niezawodną komunikację z urządzeniem nadrzędnym, czyli przetwornikiem, wskaźnikiem, miernikiem, rejestratorem lub komputerem PC. Dodatkowo każda sonda HC2A-S posiada dwa wyjścia napięciowe (0…1 V), proporcjonalne do zmierzonej wilgotności względnej oraz temperatury (standardowe wyskalowanie wyjść to 0…1 V = 0…100 %RH oraz 0…1 V = -40…+60 °C).

Sonda temperatury i wilgotności HC2A-S Rotronic, oparta AirChip3000, zapewnia doskonałe parametry pomiarowe, w tym ekstremalnie wysoką dokładność pomiarów, powtarzalność oraz stabilność długoterminową. Producent dla tych sond określa dokładność na poziomie ±0,8 %RH, ±0,1 K przy temperaturze 10…30 °C i wilgotności 0…100 %RH. Każda sonda dostarczana jest w komplecie z fabrycznym świadectwem kalibracji Rotronic.

Każdy sensor wilgotności względnej (dotyczy wszystkich producentów) ma prawo zużywać się w czasie, pod wpływem działania substancji, które obecne są w powietrzu opływającym sensor w trakcie jego pracy. Sondy temperatury i wilgotności Rotronic wyróżnia jednak to, że można je poddawać wielopunktowej adiustacji (regulacji) w przyszłości. Wszystkie punkty regulacyjne są zapisywane w wbudowanej pamięci sondy (w układzie AirChip3000). Firma AP Automatyka świadczy usługi z zakresu serwisu, w tym adiustacji (regulacji) oraz wzorcowania (w tym również PCA) sond Rotronic, w tym sond temperatury i wilgotności HC2A-S.

Sonda HC2A-S dostarczana jest zawsze w komplecie z koszykiem (nośnikiem) filtra oraz filtrem ochronnym, wykonanym z polietylenu (wielkość porów to 40 μm), który osłania elementy pomiarowe (sensor temperatury i sensor wilgotności) sondy. Sonda temperatury i wilgotności posiada specjalne, 7-pinowe złącze, zapewniające niezawodne połączenie z urządzeniem współpracującym, np. Producent, firma Rotronic, proponuje dla tych sond szereg akcesoriów, które ułatwiają instalację mechaniczną sondy, zapewniają dodatkową ochronę lub serwis w przyszłości.

W wybranych aplikacjach konieczne jest wykorzystanie przewodu, który umożliwia odsunięcie sondy temperatury i wilgotności od urządzenia współpracującego. Dostępne są standardowe przewody o długości 1, 2 lub 5 m. Każdy przewód składa się z trzech elementów: wtyczki od strony sondy (wykonana z poliwęglanu), wtyczki od strony urządzenia nadrzędnego (wykonana z poliwęglanu) i przewodu o określonej długości (materiał osłony = PUR). Dostępne są również odpowiednie konwertery UART/USB, które umożliwiają połączenie sondy bezpośrednio z komputerem PC (zasilanie sondy bezpośrednio z portu USB komputera).

Przeczytaj także: Wilgotność względna: definicja i zastosowanie

Sonda HC2A-S to uniwersalny przyrząd pomiarowy, który mierzy temperaturę i wilgotność względną powietrza. Miernik temperatury i wilgotności względnej HygroPalm HP32 Rotronic, który dodatkowo posiada funkcję rejestracji. Często taki zestaw wykorzystywany jest jako miernik referencyjny do sprawdzania (wzorcowania) innych przyrządów.

Przetwornik temperatury i wilgotności HygroFlex HF5A Rotronic to przyrząd nowej generacji, posiadający (w zależności od modelu) wyjście analogowe, prądowe (również z opcją zasilania z pętli prądowej) lub napięciowe. Wybrane modele zapewniają dodatkowo komunikację przy wykorzystaniu popularnego protokołu Modbus. Dostępne są wersje naścienne przetworników, jak również zestawy zapewniające pomiar w kanałach wentylacyjnych (przetworniki kanałowe).

Rejestratory bezprzewodowe (z komunikacją radiową 868 MHz lub Wi-Fi), które pozwalają na ciągły monitoring parametrów powietrza przy użyciu sondy temperatury i wilgotności temperatury. Są to elementy wchodzące w skład zdalnego systemu monitoringu parametrów powietrza. W ofercie są dostępne również programy, które zapewniają wizualizację pomiarów w formie tabeli, przebiegów, mapy. Programy pozwalają również na rejestrację wyników oraz alarmowanie w momencie przekroczeń zadanych progów. Sonda temperatury i wilgotności HC2A-S Rotronic jest podstawowym, precyzyjnym elementem pomiarowym w tego typu systemach monitoringu warunków środowiskowych.

Metody Pomiaru Wilgotności

Pomiary wilgotności odgrywają istotną rolę w wielu dziedzinach przemysłu, ponieważ zawartość wody znacząco wpływa na fizyczne i chemiczne właściwości różnych materiałów. Kontrolowanie wilgotności w procesach produkcji i przetwarzania jest często konieczne ze względów ekonomicznych.

Zawartość wody w ciałach stałych definiuje się dwojako:

Przeczytaj także: Wilgotność względna i bezwzględna: kompleksowy przewodnik

Stosunek masy wody do masy materiału suchego (wilgotność bezwzględna, zawartość wilgoci).
Stosunek masy wody do całkowitej masy badanej substancji (wilgotność względna).

Obydwa te parametry wyrażane są procentowo.

Główne Metody Pomiarowe

Do głównych metod pomiarowych stosowanych w urządzeniach można zaliczyć:

Metoda Elektrooporowa

Metoda elektrooporowa polega na pomiarze zjawisk elektrycznych zachodzących w materiałach porowatych w zależności od stopnia ich zawilgocenia. Ponieważ odczyty pomiaru dotyczą tylko powierzchni materiału, a nie jego struktury, ich wyniki są obarczone błędami pomiarowymi. Mierniki wykorzystywane w tych metodach wskazują bezpośrednio wilgotność masową materiału lub wielkość bezwymiarową. Przy odczytywaniu wyników pomagają załączone do urządzeń tabele lub krzywe, które interpretują wynik, uzależniając go od rodzaju mierzonego materiału. Systemy te są pomocne, gdy nie można pobrać dużej liczby próbek. Są też stosunkowo wygodne i proste w obsłudze oraz umożliwiają dokonanie szybkiego odczytu.

Generalnie jednak można powiedzieć, że metody elektryczne dają tylko pewien pogląd na stopień zawilgocenia, a chcąc uzyskać dokładne dane, należy dokonać weryfikacji przez metody niszczące.

Metoda Mikrofalowa

Metoda mikrofalowa jest jedną z bardziej zaawansowanych i cechujących się dużą dokładnością metod pomiarowych. Mierząc przesunięcie fazowe i stopień tłumienia fali elektromagnetycznej w danym materiale oraz wykorzystując zależność tych parametrów od masy wody, można wyznaczyć zawartość wilgoci. Jeżeli długość fali oraz grubość próbki są stałe, to tłumienie zależy jedynie od dielektrycznych właściwości materiału.

Zawartość wilgoci można więc określić bezpośrednio na podstawie odpowiednich parametrów mokrych próbek. Właściwości dielektryczne ośrodka (przenikalność dielektryczna) zależą od koncentracji i aktywności dipoli elektrycznych, od temperatury oddziałującej na ruch cząsteczek oraz od ich ustawienia zgodnie ze zmieniającym się polem elektrycznym. Cząsteczki wody są dipolami, które przy braku pola zewnętrznego na skutek ruchów cieplnych pozostają nieuporządkowane. Kiedy zewnętrzne pole zostaje przyłożone do materiału dielektrycznego, energia tego pola ulega rozproszeniu, co związane jest z polaryzacją dielektryka.

W przypadku wilgotnej próbki jej przenikalność elektryczna jest wypadkową przenikalności suchego materiału oraz przenikalności wody zawartej w tej próbce. Zawartość wody wyznacza się, biorąc pod uwagę zależność pomiędzy jej masą i udziałem przenikalności wody w wypadkowej przenikalności materiału.

Ze względu na wartość przenikalności elektrycznej wody, można więc przyjąć, że mikrofalowe higrometry badają po prostu stopień absorpcji energii mikrofal przez wodę znajdującą się w analizowanym materiale.

Bezkontaktowy Pomiar Mikrofalowy

Mikrofalowy pomiar wilgotności jest metodą bezkontaktową, stosowaną w przypadku pomiaru wilgotności materiałów sypkich, nieprzewodzących. Oznacza to, że mierzalnymi są: węgiel, wapno, zrębki drewna, itp., a niemierzalnymi są na przykład koks i grafit.

System w podstawowej wersji składa się z „mikrofalowej ścieżki pomiarowej” czyli z jednostki sterującej, anteny nadawczej i odbiorczej oraz przewodów łączących anteny z jednostką sterującą. Sygnał mikrofalowy emitowany przez antenę nadawczą przenika przez produkt i dociera do anteny odbiorczej. Podczas przenikania mikrofal przez produkt występują dwa zjawiska: tłumienie i przesunięcie fazowe nadawanego sygnału. Najczęściej wykorzystywanym w pomiarze jest zjawisko przesunięcia fazowego.

Pomiar z wykorzystaniem mikrofalowego wilgotnościomierza posiada wiele przydatnych zalet ale nie jest metodą uniwersalną. Możliwość prowadzenia bezkontaktowego pomiaru online, z dobrą dokładnością wynoszącą nawet 0,2% to niewątpliwe korzyści mikrofal. Należy jednak pamiętać o sporych ograniczeniach tej metody jak choćby: wymogi zachowania granulacji maksymalnej wynoszącej 50 mm, mierzalny materiał musi być nieprzewodzący, a wilgotność w postaci lodu jest niemierzalna.

Bezkontaktowy Pomiar Neutronowy

Neutronowa metoda pomiaru wilgotności polega na spowalnianiu szybkich neutronów przez atomy wodoru. Masa neutronu jest w przybliżeniu równa masie atomu wodoru. Inne jądra atomowe są 10-200 razy cięższe.

Im większa jest zawartość wodoru w materiale mierzonym tym większa jest gęstość oraz stężenie neutronów wolnych (termicznych) wokół sondy. Wielkość wilgotności materiału jest proporcjonalna do objętościowej zawartości wodoru. Skutecznym jest zatem pomiar wilgotności materiałów nie zawierających atomów wodoru. Najczęściej neutronową metodę pomiaru wilgotności stosujemy w pomiarze wilgotności koksu, piasku i rudy żelaza.

Podobnie jak w przypadku wilgotnościomierza mikrofalowego, do kompensacji zmian ciężaru nasypowego materiału zaleca się zastosowanie pomiaru gęstości używając źródła Cs-137 oraz detektora promieniowania gamma. Warunkiem koniecznym uzyskania satysfakcjonujących wyników pomiarowych jest zapewnienie sondzie ze źródłem AmBe „kuli pomiarowej” czyli sfery z materiału o średnicy minimum 1m. Sonda ze źródłem stanowi środek sfery.

Mikrofale i neutrony wykorzystywane są do bezkontaktowego pomiaru wilgotności w trudnych warunkach ciężkiego przemysłu, hutnictwa, energetyki, przemysłu chemicznego. Z uwagi na to, że metody te wykorzystują źródła izotopowe, ich stosowanie jest zawężone do określonych typów aplikacji. Bardziej ekonomiczną i dostępną do stosowania jest metoda kontaktowa wykorzystująca czujniki pojemnościowe.

Kontaktowy Pomiar Pojemnościowy

Każdy materiał ma swoją stałą dielektryczną, którą mierzą czujniki pojemnościowe. Dla lepszego zrozumienia zasady działania, można przedstawić bardzo uproszczone wyjaśnienie: woda ma względną stałą dielektryczną około 80, w większości innych materiałów jest to od około 1 do 10. Dla przykładu, piasek posiada stałą dielektryczną pomiędzy 3 a 4.

Oznacza to, że istnieje duża mierzalna różnica pomiędzy stałą dielektryczną wody (80 ), a pozostałymi („suchymi”) mierzonymi materiałami (1 do 10). Różnica ta w sposób bezpośredni określa zawartością wody w materiale, a wynik pomiaru otrzymujemy w postaci standardowego sygnału 0 … 10 V lub 4 … 20 mA (lub też cyfrowego protokołu PROFIBUS).

Pomiar kontaktowymi czujnikami pojemnościowymi odbywa się na ruchu w czasie rzeczywistym. Materiał przesuwa się po czujniku lub odwrotnie. Sygnał pomiarowy jest dostępny natychmiast - nawet gdy materiał transportowany jest z bardzo dużą szybkością.

Korzyści z zastosowania systemu opartego o czujniki pojemnościowe:

Przy ciągłym pomiarze wilgotności istotnie można podnieść i zapewnić wysoką jakość produktu finalnego.
Proces produkcyjny jest monitorowany w sposób ciągły (okresowa kontrola laboratoryjna jest obarczona dużym opóźnieniem).
Proces jest sterowany i regulowany w oparciu o zawartość wody w sposób automatyczny.
Możliwość zastosowania różnych krzywych kalibracyjnych, dla rożnych materiałów lub różnych mieszanek i wybranie ich w prosty sposób przez operatora.
Oszczędności płynące z optymalizacji procesu suszenie lub zmniejszenia zużycia wody.
Możliwość rejestracji danych.

Pomiar Wilgotności Powietrza

Wilgotność podaje się zwykle w jednostkach względnych. Mierniki dostosowane do kontroli poziomu wilgotności powietrza w różnego rodzaju pomieszczeniach, głównie o charakterze produkcyjnym i przemysłowym stanowią część oferty kilku firm specjalizujących się w urządzeniach pomiarowych.

Metoda Psychrometryczna

Metodą pomiaru psychometrycznego dokonuje się bezpośredniego pomiaru wilgotności względnej powietrza. Psychrometr składa się zasadniczo z dwóch niezależnych czujników temperatury, z których jeden jest stosowany jako czujnik temperatury "wilgotny", a drugi jako czujnik temperatury "suchy". Czujnik temperatury wilgotności jest otoczony chłonną tkaniną nasączoną wodą.

W zależności od temperatury lub wilgotności krążącego powietrza, pewna ilość pary wodnej jest uwalniana przez odparowanie poprzez niezbędny przepływ powietrza. Powoduje to zauważalne schłodzenie powierzchni wilgotnego termometru (temperatura mokrej główki). W tym samym czasie za pomocą drugiego czujnika temperatury mierzona jest temperatura powietrza otoczenia (temperatura "sucha"). Temperatura mokrego termometru to najniższa temperatura, do jakiej można schłodzić ciało przy pomocy parowania w danej wilgotności powietrza i ciśnieniu atmosferycznym.

Przy pomocy psychrometru i starannej obsługi można przeprowadzić dokładne pomiary wilgotności powietrza. Na przykład psychrometry aspiracyjne według Assmanna są stosowane jako uznane na całym świecie urządzenia referencyjne i kontrolne. Dzięki znanej od ponad stu lat psychrometrycznej metodzie pomiaru zrealizowano prostą i ekonomiczną metodę pomiaru wilgotności.

Metoda Pojemnościowa

Ilość pary wodnej pochłoniętej w folii polimerowej zmienia właściwości elektryczne czujnika wilgotności i ma wpływ na zmianę jego pojemności. Zmiana pojemności jest proporcjonalna do zmiany wilgotności względnej i jest analizowana przez dalszą elektronikę i przekształcana na znormalizowany sygnał wyjściowy. Standardowy zakres pomiarowy dla pojemnościowych czujników wilgotności to przede wszystkim 10 do 90 % RH.

tags: #wzgledna #wilgotnosc #wodoru #w #obudowie #pomiar