การวิเคราะห์ข้อดีและข้อเสียของวิธีการวัดจุดน้ำค้างแบบต่างๆ

หลักการทดสอบ

เครื่องวัดความชื้นสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่างๆ ได้แก่ ประเภทกระจกเย็น ประเภทอิเล็กโทรไลซิสแบบดูดซับเต็มรูปแบบ ประเภทตัวเก็บประจุ Al2O3 ประเภทตัวเก็บประจุฟิล์มบาง ประเภทความต้านทาน ประเภทลูกบอลแห้ง-เปียก และประเภทกลไก ในบรรดาประเภทเหล่านี้ เครื่องวัดความชื้นแบบอิเล็กโทรไลซิสแบบดูดซับเต็มรูปแบบและเครื่องวัดความชื้นแบบตัวเก็บประจุ Al2O3 มักใช้สำหรับการวัดความชื้นในระดับต่ำ ในขณะที่เครื่องวัดความชื้นแบบความต้านทาน แบบลูกบอลแห้ง-เปียก และแบบกลไก สามารถใช้สำหรับการวัดความชื้นสัมพัทธ์เท่านั้น ส่วนเครื่องวัดความชื้นแบบกระจกเย็นและแบบตัวเก็บประจุฟิล์มบาง (สิทธิบัตรของ Vaisala) ไม่เพียงแต่ใช้สำหรับการวัดความชื้นในระดับต่ำเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้สำหรับการวัดความชื้นระดับกลางและสูงได้อีกด้วย กล่าวคือ ความชื้นสัมพัทธ์ เครื่องมือที่กล่าวมาข้างต้นมีข้อดีและข้อเสียแตกต่างกันไป ในบรรดาเครื่องมือเหล่านี้ เครื่องวัดความชื้นแบบกระจกเย็นมีความแม่นยำที่สุด เชื่อถือได้มากที่สุด และเป็นวิธีการวัดพื้นฐานที่สุด จึงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในระบบส่งกำลังมาตรฐาน แต่ข้อเสียคือราคาค่อนข้างสูง และต้องการผู้ที่มีประสบการณ์ในการใช้งานและการบำรุงรักษา

1.1

เครื่องวัดจุดน้ำค้างแบบกระจกเย็น

1.1.1

หลักการวัด

เมื่อความชื้นที่วัดได้เข้าสู่ห้องวัดจุดน้ำค้าง พื้นผิวกระจกเย็นจะถูกกวาดผ่าน เมื่ออุณหภูมิของพื้นผิวกระจกสูงกว่าอุณหภูมิจุดน้ำค้างของความชื้น พื้นผิวกระจกจะอยู่ในสภาวะแห้ง ในขณะนี้ แสงที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงในอุปกรณ์รับแสงแบบโฟโตอิเล็กทริกจะสะท้อนบนพื้นผิวกระจกเกือบทั้งหมด เซ็นเซอร์โฟโตอิเล็กทริกจะตรวจจับและส่งสัญญาณโฟโตอิเล็กทริกออกมา วงจรควบคุมจะเปรียบเทียบ ขยาย และขับปั๊มเทอร์โมอิเล็กทริกเพื่อทำความเย็นพื้นผิวกระจก เมื่ออุณหภูมิของพื้นผิวกระจกลดลงถึงอุณหภูมิจุดน้ำค้างของความชื้น พื้นผิวจะเริ่มมีน้ำค้าง (น้ำแข็งเกาะ) แสงจะปรากฏเป็นแสงสะท้อนแบบกระจายบนพื้นผิวกระจก สัญญาณสะท้อนที่เกิดจากเซ็นเซอร์โฟโตอิเล็กทริกจะอ่อนลง การเปลี่ยนแปลงจะถูกเปรียบเทียบโดยวงจรควบคุม ขยาย และปรับปั๊มเทอร์โมอิเล็กทริกเพื่อลดกำลังการทำความเย็นอย่างเหมาะสม ในที่สุด อุณหภูมิของพื้นผิวกระจกจะถูกรักษาไว้ที่อุณหภูมิจุดน้ำค้างของก๊าซตัวอย่าง อุณหภูมิของกระจกถูกวัดโดยเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิแบบความต้านทานแพลทินัม ซึ่งอยู่ใกล้กับส่วนล่างของพื้นผิวกระจกเย็น และแสดงผลบนหน้าต่างแสดงผล

ในปัจจุบัน บริษัทต่างๆ ทั่วโลกที่ผลิตเครื่องวัดจุดน้ำค้างแบบกระจกเย็น เช่น GE, Edgetech, MBW จากสวิตเซอร์แลนด์ และอื่นๆ ต่างก็ใช้หลักการนี้ โดย MICHELL จากสหราชอาณาจักรใช้ระบบตรวจจับแบบเส้นทางแสงคู่ กล่าวคือ ตรวจจับแสงสะท้อนและแสงกระเจิงพร้อมกัน ส่วน Vaisala จากฟินแลนด์ใช้คลื่นเสียงเป็นระบบตรวจจับ

ในระหว่างกระบวนการวัด ไอน้ำในก๊าซที่วัดจะเข้าใกล้สภาวะอิ่มตัวเมื่ออุณหภูมิลดลง เนื่องจากแรงโน้มถ่วง โมเลกุลของน้ำจะดูดซับบนพื้นผิวกระจกเพื่อสร้างฟิล์มน้ำบาง ๆ นี่คือขั้นตอนแรกของการเกิดน้ำค้าง เมื่ออุณหภูมิของกระจกลดลงอย่างต่อเนื่อง ความหนาของฟิล์มน้ำจะค่อย ๆ เพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นขั้นตอนที่สองของการเกิดน้ำค้าง ในขั้นตอนนี้ ความแตกต่างของแรงระหว่างแรงโน้มถ่วงของโมเลกุลน้ำและแรงตึงผิวของฟิล์มน้ำจะเปลี่ยนไป และอิทธิพลของแรงตึงผิวจะค่อย ๆ มีบทบาทมากขึ้น ในขณะนี้ ปัจจัยที่ไม่เสถียรใด ๆ บนพื้นผิวที่เย็นตัวลง เช่น รอยเล็ก ๆ บนพื้นผิวกระจก จะทำให้ฟิล์มน้ำควบแน่นกลายเป็นหยดน้ำ เมื่ออุณหภูมิของกระจกลดลงอีก หยดน้ำค้างจะเริ่มปรากฏขึ้น เมื่อมองผ่านกล้องจุลทรรศน์ เราจะเห็นการเจริญเติบโตแบบแยกเดี่ยวและการกระจายตัวที่ไม่สม่ำเสมอของหยดน้ำค้าง จากนั้นชั้นน้ำค้างจะแพร่กระจายบนพื้นผิวด้วยความเร็วสูงมาก ในขณะนี้ เราอาจคิดว่าสมดุลของของเหลวและไอน้ำเริ่มต้นขึ้น นั่นคือการถึงจุดน้ำค้าง

1.1.2

โครงสร้าง

1.1.2.1

กระจกเงา

กระจกควรมีคุณสมบัติกันน้ำ นำความร้อนได้ดี ทนต่อการสึกหรอ ทนต่อการกัดกร่อน และมีประสิทธิภาพทางแสงที่ดี ในอดีตใช้ทองคำเป็นวัสดุทำกระจก แต่ปัจจุบันใช้โรเดียมเป็นวัสดุทำกระจก

1.1.2.2

การระบายความร้อนด้วยกระจก

ในอดีตมีการใช้การระเหยของเอทิลีนอีเทอร์ การทำความเย็นเชิงกล การทำความเย็นด้วยก๊าซเหลวหรือน้ำแข็งแห้ง และการทำความเย็นด้วยอากาศอัด แต่ที่ใช้กันมากที่สุดคือการทำความเย็นด้วยเทอร์โมอิเล็กทริก หรือการทำความเย็นด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกควบคู่กับการทำความเย็นเชิงกล (จุดน้ำค้างต่ำกว่า -60°C) ในบทความนี้จะเน้นที่การทำความเย็นด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกเป็นหลัก

การทำความเย็นด้วยเทอร์โมอิเล็กทริก หรือที่รู้จักกันในชื่อการทำความเย็นด้วยเซมิคอนดักเตอร์ คือ การทำความเย็นแบบเพลเทียร์ (Peltier) หลักการคือ เมื่อกระแสไฟฟ้าตรงไหลผ่านองค์ประกอบนาโนอนุภาคที่ประกอบด้วยโลหะสองชนิดที่แตกต่างกัน ความร้อนจะถูกถ่ายเทจากโลหะชนิดหนึ่งไปยังอีกชนิดหนึ่ง ซึ่งตรงกันข้ามกับการวัดอุณหภูมิด้วยเทอร์โมคัปเปิล ดังนั้น เมื่อปลายด้านเย็นของเพลเทียร์เชื่อมต่อกับกระจก และปลายอีกด้านหนึ่งใช้เป็นปลายระบายความร้อน กระจกก็จะสามารถเย็นลงได้ เพื่อให้ได้อุณหภูมิต่ำที่แตกต่างกัน สามารถใช้วิธีการซ้อนทับหลายระดับได้ ข้อมูลจากบริษัท GE ของสหรัฐอเมริกาแสดงให้เห็นว่า โดยทั่วไปแล้ว หากอุณหภูมิห้องอยู่ที่ 25°C ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างปลายด้านเย็นและด้านเย็นสามารถสูงถึง 55°C ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างปลายด้านเย็นและด้านเย็นสามารถสูงถึง 75°C ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างปลายด้านเย็นและด้านเย็นสามารถสูงถึง 105°C และความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างปลายด้านเย็นและด้านเย็นสามารถสูงถึง 120°C เมื่อใช้การทำความเย็นระดับที่ห้า ความสามารถในการทำความเย็นของแต่ละบริษัทจะแตกต่างกันเล็กน้อย ยิ่งอุณหภูมิที่ปลายร้อนสูงขึ้นเท่าใด ประสิทธิภาพการระบายความร้อนก็จะยิ่งสูงขึ้น และความแตกต่างของอุณหภูมิที่ปลายร้อนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เพื่อลดอุณหภูมิที่ปลายเย็น โดยทั่วไปจะใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศ การระบายความร้อนด้วยน้ำ และการทำความเย็นเชิงกล เพื่อลดอุณหภูมิที่ปลายร้อน แต่ก็ไม่สามารถลดลงได้โดยไม่มีข้อจำกัด สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ ความสามารถในการระบายความร้อนของเครื่องวัดความชื้นแบบจุดน้ำค้างไม่ได้แสดงถึงช่วงการวัด ช่วงการวัดของเครื่องวัดความชื้นแบบจุดน้ำค้างนั้นหมายถึง สามารถวัดอุณหภูมิของพื้นผิวกระจกได้บนพื้นผิวกระจก และสามารถวัดอุณหภูมิของพื้นผิวกระจกได้เมื่อชั้นน้ำค้างหรือน้ำแข็งมีความหนาในระดับหนึ่ง ดังนั้น ภายใต้จุดน้ำค้าง/น้ำแข็งทั่วไป ช่วงการวัดของเครื่องวัดความชื้นแบบจุดน้ำค้างโดยทั่วไปจะสูงกว่าความสามารถในการระบายความร้อนประมาณ 5°C และภายใต้จุดน้ำแข็งต่ำ ช่วงการวัดโดยทั่วไปจะสูงกว่าประมาณ 10°C ถึง 12°C ตัวอย่างเช่น เครื่องวัดจุดน้ำค้าง DP19 ที่ผลิตโดยบริษัท MBW ในประเทศสวิตเซอร์แลนด์ เมื่ออุณหภูมิห้องอยู่ที่ 10°C ช่วงการวัดต่ำสุดคือ -60°C เมื่ออุณหภูมิห้องอยู่ที่ 20°C ช่วงการวัดต่ำสุดคือ -55°C และเมื่ออุณหภูมิห้องอยู่ที่ 35°C ช่วงการวัดต่ำสุดคือ -45°C เนื่องจากไฮโดรเจนและฮีเลียมมีค่าการนำความร้อนสูง ช่วงการวัดจึงจะลดลงหลายองศา นอกจากนี้ เมื่อความดันของก๊าซที่วัดเพิ่มขึ้น ช่วงการวัดก็จะลดลงด้วย สำหรับอากาศและไนโตรเจน ภายใต้สภาวะความดันที่สูงกว่าปกติ ความดันบรรยากาศที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 1 ระดับ จะทำให้ช่วงการวัดลดลงประมาณ 0.67°C

1.1.2.3

อุปกรณ์วัดอุณหภูมิ

ในปัจจุบัน ตัวต้านทานแพลทินัมแบบสี่สายส่วนใหญ่ใช้ในการวัดอุณหภูมิ ค่าความต้านทานและอุณหภูมิขององค์ประกอบตรวจจับอุณหภูมิแบบตัวต้านทานแพลทินัมมีความสัมพันธ์เชิงเส้นใกล้เคียงกันในช่วงอุณหภูมิที่ค่อนข้างกว้าง มีความแม่นยำสูง เสถียรภาพดี สัญญาณเอาต์พุตแรง และแสดงผลแบบดิจิทัลได้สะดวก

1.1.2.4

ระบบตรวจจับ

ในปัจจุบัน ยกเว้นเครื่องวัดจุดน้ำค้างแบบกระจกเย็นที่บริษัท Vaisala ของฟินแลนด์พัฒนาขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้ ซึ่งใช้หลักการคลื่นเสียงในการวัดแล้ว เครื่องวัดอื่นๆ ทั้งหมดใช้ตัวตรวจจับแสงในการวัดและควบคุม เทคโนโลยีการตรวจจับแสงนั้นมีการใช้งานมาหลายทศวรรษแล้วและค่อนข้างเสถียร แต่ข้อเสียคือไม่สามารถแยกแยะน้ำที่เย็นจัดเกินจุดเดือดออกจากน้ำค้างแข็งได้

1.1.3

ข้อควรระวังในการใช้งาน

1.1.3.1

น้ำเย็นจัดและน้ำแข็งเกาะ

ในช่วงอุณหภูมิ 0-20°C น้ำเย็นยิ่งยวดจะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวกระจกได้ง่าย เนื่องจากความดันไออิ่มตัวบนพื้นผิวน้ำแข็งและพื้นผิวน้ำแตกต่างกัน หากน้ำเย็นยิ่งยวดก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวกระจก ค่าที่วัดได้จะต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง และอุณหภูมิจะแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อจุดเยือกแข็งอยู่ที่ -10°C อุณหภูมิน้ำเย็นยิ่งยวดที่สอดคล้องกันคือ -11.23°C ดังนั้นจึงต้องระมัดระวังเป็นอย่างมากที่อุณหภูมินี้ หากเครื่องมือมีกล้องเอนโดสโคป ก็สามารถสังเกตและแยกแยะได้ด้วยกล้องเอนโดสโคป ปัจจุบันเครื่องมือส่วนใหญ่มีฟังก์ชันการทดสอบ นั่นคือการทดสอบความสามารถในการทำความเย็นขั้นต่ำ ในขณะนี้ เราสามารถใช้ฟังก์ชันการทดสอบเพื่อทำให้อุณหภูมิของกระจกต่ำกว่า -20°C ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีน้ำแข็งเกาะบนกระจก จากนั้นจึงทำการวัดอย่างเป็นทางการ

1.1.3.2

ปรากฏการณ์เคลวิน

ความดันไอน้ำอิ่มตัวบนพื้นผิวจะแตกต่างจากความดันไอน้ำอิ่มตัวบนพื้นผิวเรียบ เมื่อสัมผัสกับพื้นผิวโลหะ ความดันไอน้ำสมดุล หรือความดันไอน้ำอิ่มตัวที่พื้นผิวน้ำโค้ง จะเพิ่มขึ้นเนื่องจากผลของแรงตึงผิว ซึ่งเรียกว่าปรากฏการณ์เคลวิน ด้วยเหตุนี้ อุณหภูมิจุดน้ำค้างที่ได้จึงต่ำกว่าอุณหภูมิจุดน้ำค้างของก๊าซที่วัดได้จริง

1.1.3.2

ผลกระทบของราอูล

หมายความว่า ความดันไอน้ำสมดุลของระบบจะต่ำกว่าความดันไอน้ำอิ่มตัวของน้ำบริสุทธิ์เมื่อมีสารที่ละลายน้ำได้อยู่บนกระจก สารที่ละลายน้ำได้เหล่านี้อาจเป็นสารที่มีอยู่ในกระจกเองหรือมีอยู่ในก๊าซที่วัด ตามกฎของราอูล การลดลงของความดันไอน้ำสมดุลเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของสารละลาย ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงเกิดการควบแน่นก่อนถึงอุณหภูมิจุดน้ำค้างของก๊าซที่วัด

ปรากฏการณ์เคลวินนั้นตรงกันข้ามกับปรากฏการณ์ราอูล ดังนั้นจึงอาจหักล้างกันได้บ้าง อย่างไรก็ตาม ในการวัดจุดน้ำค้าง ปรากฏการณ์ราอูลมีความสำคัญมากกว่าปรากฏการณ์เคลวิน เนื่องจากสารที่ละลายน้ำได้นั้นมีอยู่ในกระจกและก๊าซที่วัดอยู่บ้างไม่มากก็น้อย และสิ่งเจือปนในก๊าซอาจเกิดปฏิกิริยาเคมีหรือปฏิกิริยาโฟโตเคมีกับสารที่ไม่ละลายน้ำบนกระจกเพื่อเปลี่ยนเป็นสารที่ละลายน้ำได้ สถานการณ์นี้เห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้นในการวัดความชื้นของก๊าซในกระบวนการอุตสาหกรรม ดังนั้นจึงจำเป็นต้องกำจัดอนุภาคของแข็งในก๊าซโดยใช้อุปกรณ์กรองที่เหมาะสม และกำจัดสารที่ละลายน้ำได้ที่เหลืออยู่บนพื้นผิวกระจกโดยการควบแน่นและกำจัดน้ำค้างซ้ำๆ วิธีนี้เป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย

ในการใช้งานจริง เรามักพบว่าพื้นผิวกระจกไม่สม่ำเสมอ เมื่อพื้นผิวเริ่มลอกออก ชั้นบางๆ มักปรากฏขึ้นในบางบริเวณของกระจก สาเหตุส่วนใหญ่มักเกิดจากรอยขีดข่วนบนกระจก เพราะในบริเวณที่ชำรุดเหล่านี้ นอกจากวัสดุที่ตกค้างจะกำจัดออกได้ยากแล้ว ยังทำหน้าที่เป็น "แกนกลางที่ลอกออก" ทำให้กระบวนการลอกออกเร็วขึ้น ดังนั้น ในการใช้เครื่องวัดจุดน้ำค้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำความสะอาดกระจก จำเป็นต้องระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายทางกลต่อกระจก

1.1.3.3

การปนเปื้อนของกระจก

ปัจจัยหนึ่งคือปรากฏการณ์ราอูล อีกปัจจัยหนึ่งคือการเปลี่ยนแปลงระดับการกระเจิงของแสงพื้นหลัง ปรากฏการณ์ราอูลส่วนใหญ่เกิดจากสารที่ละลายน้ำได้ หากมีสารดังกล่าวอยู่ในก๊าซที่วัด (โดยทั่วไปคือเกลือที่ละลายน้ำได้) กระจกจะเกิดน้ำค้างก่อนกำหนด ซึ่งจะทำให้ผลการวัดคลาดเคลื่อนไปในทางบวก หากสารมลพิษเป็นอนุภาคที่ไม่ละลายในน้ำ เช่น ฝุ่นละออง เป็นต้น ระดับการกระเจิงของแสงพื้นหลังจะเพิ่มขึ้น ทำให้เครื่องวัดจุดน้ำค้างแบบโฟโตอิเล็กทริกเกิดการคลาดเคลื่อนไปจากค่าศูนย์

1.1.3.4

ช่องสุ่มตัวอย่าง

เนื่องจากปริมาณน้ำในบรรยากาศสูงมาก และโมเลกุลของน้ำเป็นโมเลกุลที่มีขั้ว จึงสามารถซึมเข้าไปที่ผนังด้านในของท่อหรือผ่านท่อได้ง่าย ดังนั้น ระบบทางเดินของก๊าซจึงต้องปิดผนึกอย่างดีในระหว่างการวัด โดยความหนาของผนังท่อต้องไม่ต่ำกว่า 1 มิลลิเมตร เพื่อป้องกันน้ำจากสภาพแวดล้อมภายนอกแทรกซึมเข้าไปทำให้เกิดการรั่วซึม หากอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมการวัดเปลี่ยนแปลงอย่างมาก ควรตรวจสอบการปิดผนึกของท่ออีกครั้ง

หากปล่อยก๊าซที่วัดได้ออกสู่บรรยากาศโดยตรง จะต้องพิจารณาปัญหาการแพร่ของน้ำเข้าไปในระบบการวัด วิธีที่นิยมใช้มากที่สุดคือการต่อท่อที่มีความยาวเหมาะสมเข้ากับช่องระบายอากาศ ความยาวและเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อจะพิจารณาจากหลักการที่ไม่ส่งผลกระทบต่อความดันของห้องวัด

ท่อเก็บตัวอย่างควรสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ควรลดจำนวนข้อต่อ และควรหลีกเลี่ยง "พื้นที่ว่างเปล่า" เพื่อลดการรบกวนจากน้ำพื้นหลัง

ท่อเก็บตัวอย่างและผนังช่องวัดสะอาด เรียบลื่น และเลือกใช้วัสดุที่ไม่ดูดซับน้ำ รูปที่ 2-2 แสดงเส้นโค้งการดูดซับ-เวลาของวัสดุต่างๆ เมื่อสัมผัสกับก๊าซแห้งในสภาวะการดูดซับอิ่มตัว จากผลการทดลอง เราสามารถเรียงลำดับการเลือกใช้วัสดุได้ดังนี้: สแตนเลส, PTFE, ทองแดง, โพลีเอทิลีน และที่แย่ที่สุดคือ ท่อไนลอนและยาง ไม่ควรใช้ในการวัดที่จุดเยือกแข็งต่ำ นอกจากนี้ เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อควรมีขนาด 6 มม. หรือ 1/4 นิ้ว แม้ว่าจะใช้ท่อสแตนเลสขัดเงาด้านในในการวัดที่จุดเยือกแข็งต่ำก็ตาม

เมื่อทำการวัดจุดน้ำค้างสูง เราต้องให้ความสนใจว่าจุดน้ำค้างนั้นต้องต่ำกว่าอุณหภูมิแวดล้อมที่ 3°C เพื่อหลีกเลี่ยงการควบแน่นของไอน้ำในท่อ

เมื่อเครื่องวัดความชื้นแบบจุดน้ำค้างวัดความชื้น ช่วงอัตราการไหลจะอยู่ที่ 0.25 ลิตร/นาที ถึง 1 ลิตร/นาที ในช่วงนี้ การเปลี่ยนแปลงความเร็วการไหลจะไม่ส่งผลต่อผลการวัด

การสุ่มตัวอย่างสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภท ประเภทแรกคือการสุ่มตัวอย่างตามความดัน ซึ่งแบ่งตามวิธีการสุ่มตัวอย่างได้เป็น การวัดความดันและการวัดความดันบรรยากาศ ดังแสดงในรูปที่ 2-3 และ 2-4 ตามลำดับ ประเภทที่สองคือการวัดที่ความดันบรรยากาศ กล่าวคือ การเก็บตัวอย่างโดยใช้ปั๊ม ในกรณีนี้ มักจะทำให้เกิดความดันบวกและความดันลบเทียมขึ้น เนื่องจากวิธีการสุ่มตัวอย่างที่แตกต่างกัน หากสุ่มตัวอย่างในลักษณะที่แสดงในรูปที่ 2-5 เครื่องวัดจุดน้ำค้างจะถูกวัดภายใต้สภาวะความดัน จะทำให้เกิดข้อผิดพลาดเป็นบวกในผลการวัด หากสลับตำแหน่งของปั๊มและเครื่องวัดการไหล เครื่องวัดจุดน้ำค้างจะอยู่ภายใต้สภาวะความดันลบ จะทำให้เกิดข้อผิดพลาดเป็นลบในการวัด วิธีการสุ่มตัวอย่างที่ถูกต้องแสดงในรูปที่ 2-6

1.1.4

แอปพลิเคชัน

เครื่องวัดความชื้นแบบจุดน้ำค้างมีช่วงการวัดที่กว้าง ปัจจุบัน เครื่องวัดความชื้นแบบจุดน้ำค้างหลายรุ่นที่พัฒนาโดยบริษัท MBW จากประเทศสวิตเซอร์แลนด์ มีช่วงการวัดตั้งแต่ -95°C ถึง 70°C ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการในการวัดส่วนใหญ่ได้

1.1.5

ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดี: เป็นการวัดพื้นฐานที่แม่นยำ และเครื่องมือมีความเสถียรและปราศจากการคลาดเคลื่อน เครื่องมือที่มีความแม่นยำสูงสุดสามารถทำได้ถึง ±0.1°C

ข้อเสีย: ราคาสูง ความต้องการผู้ปฏิบัติงานสูง และต้องมีการบำรุงรักษา ไวต่อสารปนเปื้อน บางครั้งอาจพบน้ำเย็นจัดในช่วง -20°C ถึง 0°C ดังนั้นจึงต้องระมัดระวังเป็นพิเศษในการแยกแยะน้ำเย็นจัดออกจากน้ำแข็งเกาะ

1.2

ไมโครมิเตอร์วัดน้ำสำหรับกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสแบบดูดซับสมบูรณ์

1.2.1

หลักการวัด

โดยวิธีการสุ่มตัวอย่างอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างก๊าซจะไหลผ่านเซลล์อิเล็กโทรไลต์ที่มีโครงสร้างพิเศษ ความชื้นในเซลล์จะถูกดูดซับโดยชั้นฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์ในฐานะสารดูดความชื้น และถูกปล่อยออกมาโดยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิสกลายเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน และฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์จะถูกสร้างขึ้นใหม่ กระบวนการปฏิกิริยาสามารถแสดงได้ดังนี้:

P2O5+H2O=2HPO3 

2HPO3=H2+1/2O2+P2O5 

เมื่อรวมกัน (1), (2) จะได้:

2H2O=2H2+O2 

เมื่อการดูดซับและการอิเล็กโทรไลซิสสมดุลกัน น้ำที่เข้าสู่เซลล์อิเล็กโทรไลซิสจะถูกดูดซับโดยชั้นฟิล์มฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์ และเกิดการอิเล็กโทรไลซิส หากทราบอุณหภูมิแวดล้อม ความดันแวดล้อม และอัตราการไหลของก๊าซ ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้าอิเล็กโทรไลซิสของน้ำและปริมาณน้ำในตัวอย่างก๊าซสามารถอนุมานได้ตามกฎการอิเล็กโทรไลซิสของฟาราเดย์และกฎของก๊าซ:

ในสูตร:

กระแสไฟฟ้าของน้ำ (μA)

ปริมาณน้ำในตัวอย่างก๊าซ หน่วย μL/L (เช่น อัตราส่วนปริมาตร)

อัตราการไหลของก๊าซ (มล./นาที)

แรงดันสิ่งแวดล้อม, Pa;

อุณหภูมิสัมบูรณ์ของสิ่งแวดล้อม, k;

จากสูตรข้างต้น จะเห็นได้ว่าขนาดของกระแสไฟฟ้าอิเล็กโทรไลต์แปรผันตรงกับปริมาณน้ำในตัวอย่างก๊าซ ดังนั้นปริมาณน้ำในตัวอย่างก๊าซจึงสามารถวัดได้โดยการวัดกระแสไฟฟ้าอิเล็กโทรไลต์ของน้ำ ภายใต้สภาวะความดันบรรยากาศมาตรฐานและอุณหภูมิ 20°C ก๊าซอุดมคติไหลผ่านเซลล์อิเล็กโทรไลต์ด้วยอัตราการไหล 100 มล./นาที เมื่อปริมาณน้ำในตัวอย่างก๊าซเท่ากับ 1 μL/L (ppmv) กระแสไฟฟ้าอิเล็กโทรไลต์จะคำนวณได้จากสูตรเป็น 13.4 μA เครื่องมือชนิดนี้มักใช้หน่วย ppmv และสามารถอ่านค่า ppmv ของปริมาณความชื้นในตัวอย่างก๊าซได้โดยตรง

เนื่องจากผลเร่งปฏิกิริยาของอิเล็กโทรดแพลทินัม ปฏิกิริยาการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าจึงเป็นกระบวนการผันกลับได้ ดังนั้นเมื่อตัวอย่างก๊าซที่วัดเป็นไฮโดรเจน ออกซิเจน หรือมีไฮโดรเจนและออกซิเจนในปริมาณที่เพียงพอ สมดุลจะเคลื่อนไปทางซ้าย ไฮโดรเจนและออกซิเจนที่เกิดขึ้นจากการแยกด้วยไฟฟ้าจะรวมกันเพื่อสร้างน้ำ จากนั้นจะเกิดการแยกด้วยไฟฟ้าครั้งที่สอง ทำให้ค่ากระแสการแยกด้วยไฟฟ้าทั้งหมดสูงขึ้น กล่าวคือ "ผลของไฮโดรเจน" และ "ผลของออกซิเจน" หรือ "ผลรวม" การทดลองแสดงให้เห็นว่าค่าที่อ่านได้ของก๊าซชนิดนี้จะสูงขึ้นหลายถึงสิบ ppmv เมื่อใช้เครื่องมือวัดปริมาณน้ำในก๊าซชนิดนี้ แต่ความคลาดเคลื่อนของความเข้มข้นของปฏิกิริยาอยู่ในระดับพื้นฐาน จึงสามารถหักลบได้

1.2.2 

โครงสร้าง

เครื่องมือนี้ประกอบด้วยสองส่วน คือ ระบบทางเดินก๊าซและวงจร โดยระบบทางเดินก๊าซส่วนใหญ่ประกอบด้วยเซลล์อิเล็กโทรไลต์และส่วนควบคุมทางเดินก๊าซ

1.2.2.1

แบตเตอรี่

ภายในหลอดแก้ว ขั้วไฟฟ้าแพลทินัมสองขั้วถูกพันเป็นรูปเกลียวคู่ และฟิล์มฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์ถูกเคลือบอย่างสม่ำเสมอระหว่างขั้วไฟฟ้าเพื่อทำหน้าที่เป็นสารดูดความชื้น ภายใต้เงื่อนไขการวัดที่กำหนด โครงสร้างการพันภายในสามารถรับประกันการดูดซับและการแยกน้ำด้วยไฟฟ้าของน้ำทั้งหมดที่ไหลเข้าสู่สระ ผนังสระแก้วเอื้อต่อการเคลือบฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์อย่างสม่ำเสมอ เนื่องจากแพลทินัมมีหน้าที่ในการสร้างไฮโดรเจนและออกซิเจน โดยเฉพาะก๊าซที่มีไฮโดรเจนสูง เพื่อทำปฏิกิริยาอีกครั้งในการสร้างน้ำ บริษัทบางแห่งจึงนำโรเดียมมาใช้แทนแพลทินัม

สำหรับการเคลือบฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์แบบแห้ง เมื่อนำตัวอย่างก๊าซที่ "แห้งสนิท" เข้ามาและจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่เหมาะสมไปยังอิเล็กโทรด จะเกิดกระแสพื้นหลังค่าเล็กน้อยในวงจร ค่าพื้นหลังนี้เกี่ยวข้องกับโครงสร้างของเซลล์ สภาพของการเคลือบ อุณหภูมิ และชนิดของตัวอย่างเท่านั้น แต่ไม่เกี่ยวข้องกับปริมาณน้ำในตัวอย่าง เนื่องจากค่าพื้นหลังสามารถบวกเข้ากับกระแสไฟฟ้าของความชื้นที่มีอยู่ในตัวอย่างก๊าซได้เสมอ ดังนั้นปริมาณความชื้นที่แท้จริงของตัวกลางจึงควรหักออกจากค่าที่อ่านได้จากเครื่องมือเมื่อทำการวัด

1.2.2.2

ระบบควบคุมนิวแมติก

ระบบนิวแมติกประกอบด้วยวาล์วควบคุม เซลล์อิเล็กโทรไลต์ วาล์วปรับอัตราการไหล เครื่องวัดอัตราการไหล และเครื่องอบแห้ง การควบคุมทิศทางการไหลของอากาศทำได้โดยวาล์วควบคุม

1.2.3 

ข้อควรระวังในการใช้งาน

จากสูตร เราสามารถทราบได้ว่าผลการวัด นั่นคือความชื้นของก๊าซในหน่วย μL/L (ppmv) นั้นคำนวณตามอัตราการไหลของก๊าซและกระแสไฟฟ้า ดังนั้นอัตราการไหลของก๊าซจึงต้องได้รับการควบคุมและวัดอย่างแม่นยำ เครื่องมือประเภทนี้โดยทั่วไปจะใช้เครื่องวัดอัตราการไหลแบบลูกลอย ภายใต้สภาวะอุณหภูมิ 20°C และความดัน 1 atm จะใช้ลมในการสอบเทียบ หากสภาวะการใช้งานไม่ใช่สภาวะมาตรฐาน เช่น ที่อุณหภูมิและความดันแตกต่างกัน หรือก๊าซที่วัดไม่ใช่ลม จะต้องทำการสอบเทียบก๊าซที่วัดอีกครั้งหรือแก้ไขตามปัจจัยการแก้ไข

1.2.4 

แอปพลิเคชัน

ช่วงการวัดอยู่ระหว่างหลายไมโครลิตร/ลิตร (ppmV) ถึง 2000 ไมโครลิตร/ลิตร (ppmV) และความแม่นยำอยู่ที่ 5% ของค่าที่อ่านได้ หรือ 1% ของช่วงการวัดทั้งหมด สิ่งประดิษฐ์นี้สามารถใช้ได้กับก๊าซเฉื่อยหลายชนิด ก๊าซอินทรีย์และอนินทรีย์บางชนิดที่ไม่ทำปฏิกิริยากับ P2O5 ตัวอย่างเช่น อากาศ ไนโตรเจน ไฮโดรเจน ออกซิเจน อาร์กอน ฮีเลียม นีออน คาร์บอนมอนอกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ มีเทน อีเทน โพรเพน บิวเทน ก๊าซธรรมชาติ และก๊าซฟรีออนบางชนิด แต่ไม่สามารถใช้กับก๊าซกัดกร่อนบางชนิดและก๊าซที่ทำปฏิกิริยากับ P2O5 ได้ เช่น เอทานอล ก๊าซที่เป็นกรดบางชนิด และก๊าซไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัว

1.2.5 

ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดี: การวัดที่แม่นยำ เสถียร ไม่มีการเปลี่ยนแปลง

ข้อเสีย: อายุการใช้งานของแบตเตอรี่มีจำกัดและต้องทำการฟื้นฟู ความชื้นสูงและต่ำ (<1ppmv) จะทำให้อายุการใช้งานสั้นลง การตอบสนองช้าในสภาพความชื้นต่ำ ต้องการอัตราการไหลของก๊าซสูง ไม่สามารถใช้ได้ในก๊าซกัดกร่อนบางชนิดและก๊าซที่ทำปฏิกิริยากับ P2O5 มีข้อมูลพื้นฐานเพิ่มเติม

1.3

เครื่องวัดความชื้นแบบคาปาซิแตนซ์อะลูมิเนียมออกไซด์

1.3.1

หลักการวัด โครงสร้าง และขอบเขตการใช้งาน

เครื่องมือนี้มีหลายรูปแบบ เช่น แบบพกพาใช้แบตเตอรี่ แบบประมวลผลข้อมูลด้วยไมโครโปรเซสเซอร์ แบบแสดงผลหลายพารามิเตอร์ และอื่นๆ แต่หลักการพื้นฐานคือตัวเก็บประจุ โดยการเคลือบชั้นบางๆ ของอลูมินาที่มีรูพรุนลงบนพื้นผิวตัวนำ แล้วเคลือบชั้นบางๆ ของทองคำลงบนชั้นอลูมินา พื้นผิวตัวนำและชั้นบางๆ ของทองคำจะประกอบกันเป็นขั้วไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ ไอน้ำจะถูกดูดซับโดยอลูมินาที่มีรูพรุนผ่านชั้นบางๆ ของทองคำ และค่าความต้านทานของตัวเก็บประจุจะแปรผันตรงกับจำนวนโมเลกุลของน้ำ หรือก็คือความดันไอน้ำ สามารถหาค่าความดันย่อยของความชื้นได้โดยการวัดค่าความต้านทานหรือค่าความจุของตัวเก็บประจุ และสามารถแปลงค่าเพื่อหาค่าจุดน้ำค้างได้

ชั้นบางๆ ของอะลูมิเนียมออกไซด์ที่อยู่ระหว่างอิเล็กโทรดอะลูมิเนียมและทองคำนั้นตอบสนองต่อน้ำได้ตลอดช่วงความดันไออิ่มตัวตั้งแต่ 10⁻³ Pa (จุดน้ำค้างประมาณ -110°C) เนื่องจากมีความสัมพันธ์อย่างมากกับน้ำ ประกอบกับค่าคงที่ไดอิเล็กตริกที่สูงกว่าของน้ำ เครื่องมือดังกล่าวจึงมีความเลือกสูงต่อน้ำ แต่ไม่ตอบสนองต่อก๊าซทั่วไปอื่นๆ และก๊าซและของเหลวอินทรีย์

ความแม่นยำอยู่ที่ ±1~±2°C ในช่วงความชื้นปานกลางและสูง และ ±2~±3°C ในช่วงความชื้นต่ำ เช่น -100°C เซ็นเซอร์ไม่ทำปฏิกิริยากับก๊าซไฮโดรคาร์บอน, CO, CO2 และก๊าซที่มี HCFC แต่การเปลี่ยนแปลงของค่าที่วัดได้จะแตกต่างกันสำหรับก๊าซแต่ละชนิด สำหรับก๊าซกัดกร่อนบางชนิด เช่น แอมโมเนีย, SO3 และคลอรีน จะทำให้เซ็นเซอร์เสียหายและควรหลีกเลี่ยงให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

1.3.2

ข้อควรระวังในการใช้งาน

ช่วงการวัดปกติของเครื่องมือชนิดนี้คือ -110°C ถึง +20°C เมื่อจุดน้ำค้างสูงขึ้น เครื่องมือจะแสดงค่าความคลาดเคลื่อนมากขึ้น ควรให้ความสนใจกับค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิด้วย เนื่องจากเครื่องมือนี้ตอบสนองต่อความดันย่อยของไอน้ำ ดังนั้นเราจึงควรให้ความสนใจกับการเปลี่ยนแปลงของความดันรวมของก๊าซในระหว่างการวัดด้วย

สามารถหลีกเลี่ยงมลพิษจากฝุ่นละอองและน้ำมันได้ และอัตราการไหลของก๊าซก็สูงกว่า โดยอยู่ที่ 3-5 ลิตร/นาที หรืออาจสูงกว่านั้น

1.3.3

ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดี: สิ่งประดิษฐ์นี้มีช่วงการตอบสนองกว้าง ตั้งแต่ 1 μL/L (ppmv) ถึง 80%RH สามารถติดตั้งในระยะไกล สามารถใช้งานภาคสนามได้ มีความเสถียรค่อนข้างดี ตอบสนองรวดเร็ว มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำ ไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงอัตราการไหล มีความสามารถในการเลือกน้ำสูง สามารถใช้งานได้ในช่วงอุณหภูมิและความดันที่กว้าง มีปริมาณการบำรุงรักษาต่อวันน้อย และมีขนาดเล็ก

ข้อเสีย: วิธีนี้เป็นการวัดทางอ้อม ทำงานที่อุณหภูมิสูงหรือก๊าซบางชนิดทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงค่า และได้รับผลกระทบจากก๊าซกัดกร่อน ต้องทำการสอบเทียบเป็นระยะเพื่อแก้ไขปัญหาการเสื่อมสภาพ การเกิดฮิสเทอรีซิส และการปนเปื้อน เนื่องจากค่าการตอบสนองไม่เป็นเชิงเส้น เซ็นเซอร์แต่ละตัวจึงต้องได้รับการสอบเทียบและไม่สามารถใช้งานได้ในทุกกรณี

1.4

เครื่องวัดความชื้นแบบคาปาซิทีฟฟิล์มบาง

1.4.1

หลักการวัด โครงสร้าง และขอบเขตการใช้งาน

มีการใช้ฟิล์มพอลิเมอร์โพลีอะมีนหรือเซลลูโลสอะซิเตตเคลือบลงบนอิเล็กโทรดนำไฟฟ้าสองตัว ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสองสามารถเปลี่ยนแปลงได้เมื่อฟิล์มดูดซับน้ำหรือคายน้ำ นอกจากนี้ยังมีเทคนิคการใช้พอลิเมอร์เทอร์โมเซตที่ทนต่ออุณหภูมิสูง ซึ่งช่วยให้สามารถวัดค่าเซ็นเซอร์ดังกล่าวได้อย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิสูงกว่า 100°C ปัจจุบันผมใช้ฟิล์มที่มีโมเลกุลสูง เช่น วิซาลา

1. หน้าที่หลักคือการช่วยสนับสนุนส่วนอื่นๆ ของเซ็นเซอร์

2. ขั้วไฟฟ้าหนึ่งทำจากวัสดุที่เป็นตัวนำ

3. ชั้นฟิล์มบาง เป็นหัวใจสำคัญของเซ็นเซอร์ ปริมาณการดูดซับน้ำของฟิล์มจะสัมพันธ์กับความชื้นสัมพัทธ์ของสภาพแวดล้อมโดยรอบ ความหนาของฟิล์มอยู่ที่ 1-10 ไมโครเมตร (μm)

4. ขั้วไฟฟ้าด้านบนยังมีบทบาทสำคัญต่อประสิทธิภาพของเซนเซอร์ เพื่อให้ได้การตอบสนองที่รวดเร็ว จำเป็นต้องมีการซึมผ่านของน้ำสูง และต้องเป็นวัสดุที่เป็นตัวนำไฟฟ้าด้วย

5. แผ่นสัมผัสสำหรับขั้วไฟฟ้าด้านบน เนื่องจากมีข้อจำกัดหลายประการในการออกแบบขั้วไฟฟ้าด้านบน จึงจำเป็นต้องใช้โลหะแยกต่างหากเพื่อให้สัมผัสได้ดี

ช่วงการวัดกว้าง ตั้งแต่จุดน้ำค้าง -50°C ถึง 100°C สามารถใช้งานได้ในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง บางครั้งโดยไม่ต้องชดเชยอุณหภูมิ เรซินเทอร์โมเซตที่ทนต่ออุณหภูมิสูงช่วยให้สามารถวัดค่าความชื้นด้วยเซ็นเซอร์วัดความชื้นแบบคาปาซิทีฟได้อย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิ 185°C โดยอุณหภูมิสูงสุดที่ใช้จะขึ้นอยู่กับวัสดุบรรจุภัณฑ์ของเซ็นเซอร์ ข้อดีอีกประการหนึ่งของเซ็นเซอร์เรซินเทอร์โมเซตคือ ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิมีขนาดเล็กในช่วงอุณหภูมิ -50°C ถึง 100°C ดังนั้นจึงสามารถวัดได้ง่ายในช่วงกว้าง

เซ็นเซอร์วัดความชื้นสัมพัทธ์ทุกชนิดมีความไวต่ออุณหภูมิ และหากปรับเทียบที่อุณหภูมิหนึ่ง จะทำให้เกิดข้อผิดพลาดเมื่อใช้งานที่อุณหภูมิอื่น ข้อดีอย่างหนึ่งของเซ็นเซอร์โพลีเมอร์คือมีความไวต่ออุณหภูมิน้อยกว่า กล่าวคือ มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิน้อยกว่า ดังนั้น เมื่ออุณหภูมิการใช้งานแตกต่างจากอุณหภูมิการปรับเทียบ ข้อผิดพลาดจึงน้อย การชดเชยอุณหภูมิทางอิเล็กทรอนิกส์เป็นสิ่งจำเป็นหากใช้งานที่อุณหภูมิสูงสุดหรือหากต้องการความแม่นยำสูง เมื่อช่วงอุณหภูมิน้อยกว่า 50°C การชดเชยอุณหภูมิทำได้ง่าย เมื่อช่วงอุณหภูมิกว้างขึ้น การชดเชยอุณหภูมิทำได้ยาก อย่างไรก็ตาม ความแม่นยำของเซ็นเซอร์โพลีเมอร์สมัยใหม่สามารถทำได้ถึง ±1%RH ในช่วงแคบ และ ±3%RH ในช่วงอุณหภูมิและความชื้นที่กว้าง หลังจากใช้งานไประยะหนึ่ง หรือหลังจากเกิดการปนเปื้อน จำเป็นต้องทำการปรับเทียบใหม่

1.4.2

ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดี: ระบบนี้มีข้อดีคือ ตอบสนองรวดเร็ว ช่วงการวัดอุณหภูมิและความชื้นกว้าง ความเป็นเส้นตรงดี มีฮิสเทอรีซิสน้อย มีเสถียรภาพและทำซ้ำได้ดี สัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำ และต้นทุนต่ำ

ข้อเสีย: แทบไม่มีเลย

1.5

เครื่องวัดความชื้นแบบความต้านทาน

1.5.1

หลักการและโครงสร้างการวัด

วัสดุไวต่อการเปลี่ยนแปลงนี้ใช้สารละลายพอลิเมอร์ของเกลือควอเทอร์นารีแอมโมเนียมเป็นเมทริกซ์ โดยหมู่ฟังก์ชันจะทำปฏิกิริยากับพอลิเมอร์เรซินเพื่อสร้างเรซินเทอร์โมเซตติงที่มีโครงสร้างสามมิติและมีความเสถียรดี การเปลี่ยนแปลงของความชื้นสัมพัทธ์สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความต้านทานระหว่างแคโทดและแอโนดได้

1.5.2

ข้อดีและข้อเสีย

ไม่มีปรากฏการณ์ฮิสเทอรีซิสและการเสื่อมสภาพ มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำ ต้นทุนต่ำ และใช้พลังงานต่ำ ช่วงอุณหภูมิอยู่ที่ -10°C ถึง 80°C ความสามารถในการวัดซ้ำดีกว่า 0.5%RH ความแม่นยำสูง โดยทั่วไปอยู่ที่ ±2%RH และในช่วงแคบมากสามารถวัดได้ถึง ±1%RH

ข้อเสีย: เป็นเครื่องมือวัดทางอ้อมที่ต้องทำการสอบเทียบเป็นระยะ และไม่เหมาะสำหรับสารมลพิษบางชนิด หากใช้งานในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง จำเป็นต้องมีการชดเชยอุณหภูมิ มีความไวต่อสารมลพิษมากกว่าเซ็นเซอร์แบบคาปาซิทีฟ ไม่เหมาะสำหรับความชื้นต่ำ ความไวจะลดลงเมื่อความชื้นสัมพัทธ์ต่ำกว่า 15%RH แต่ยังคงมีประสิทธิภาพดีเมื่อความชื้นสัมพัทธ์ใกล้เคียง 100%RH แต่การควบแน่นอาจทำให้เซ็นเซอร์เสียหายได้ในบางครั้ง

สารมลพิษบางชนิดมีผลกระทบอย่างมากต่อเซ็นเซอร์ความต้านทาน ในขณะที่บางชนิดมีผลกระทบอย่างมากต่อเซ็นเซอร์ความจุ ดังนั้น ในการเลือกใช้เซ็นเซอร์ จึงขึ้นอยู่กับลักษณะของสารมลพิษเป็นหลัก

1.6

เครื่องวัดความชื้นแบบกลไก

1.6.1

หลักการและโครงสร้างการวัด

ความยาวของวัสดุพอลิเมอร์อินทรีย์ เช่น เส้นผม เยื่อหุ้มลำไส้ ไนลอน และโพลีอิไมด์ จะเปลี่ยนแปลงไปตามความชื้นสัมพัทธ์ เครื่องวัดความชื้นเชิงกลใช้คุณลักษณะนี้ในการสร้างองค์ประกอบตรวจจับความชื้นแบบเส้นตรงหรือรูปทรงแถบ หรือเคลือบลงบนวัสดุยืดหยุ่นแล้วม้วนเป็นองค์ประกอบตรวจจับความชื้นรูปทรงเส้นลวดหลวมๆ จากนั้นผ่านอุปกรณ์ขยายสัญญาณเชิงกล การเปลี่ยนแปลงของปริมาณทางเรขาคณิตที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของความชื้นจะถูกแสดงโดยเข็มชี้หรือบันทึกโดยปากกาบันทึก ทำให้สามารถแสดงค่าความชื้นสัมพัทธ์ได้โดยตรง สิ่งประดิษฐ์นี้เหมาะสำหรับการวัดอุณหภูมิและความชื้นของสภาพแวดล้อมภายในอาคาร เช่น ห้องปฏิบัติการ ห้องคอมพิวเตอร์ คลังสินค้า และอาคารโรงงาน

1.6.2

ข้อดีและข้อเสีย

ข้อดี: ราคาถูก ไม่ไวต่อมลพิษส่วนใหญ่ ไม่ใช้พลังงาน และบันทึกข้อมูลได้อย่างถาวร

ข้อเสีย: มีการเปลี่ยนแปลงค่าตามเวลา หากใช้งานในสภาพความชื้นที่กำหนดเป็นเวลานานจะทำให้ความไวลดลง ไม่สามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0°C การตอบสนองช้า การขนส่งหรือการสั่นสะเทือนจะทำให้ประสิทธิภาพการทำงานลดลง

1.7

เครื่องวัดความชื้นแบบลูกบอลแห้ง-เปียก

1.7.1

หลักการ

เครื่องวัดความชื้นแบบลูกบอลแห้ง-เปียก ประกอบด้วยเทอร์โมมิเตอร์สองตัวที่มีคุณสมบัติเหมือนกัน ตัวหนึ่งเรียกว่าเทอร์โมมิเตอร์แบบลูกบอลแห้ง โดยฟองอากาศวัดอุณหภูมิจะสัมผัสกับก๊าซที่ต้องการวัดเพื่อวัดอุณหภูมิแวดล้อม และค่าที่แสดงจะแสดงเป็น Ta (ta) ส่วนอีกตัวหนึ่งคือเทอร์โมมิเตอร์แบบลูกบอลเปียก ซึ่งห่อหุ้มด้วยผ้ากอซที่ทำขึ้นเป็นพิเศษเพื่อให้ลูกบอลเปียกอยู่เสมอ เมื่ออากาศรอบลูกบอลเปียกอยู่ในสภาวะไม่อิ่มตัว ความชื้นบนผ้ากอซที่ห่อหุ้มลูกบอลเปียกจะระเหยอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากความชื้นที่ระเหยออกไปจำเป็นต้องดูดซับความร้อน ดังนั้นอุณหภูมิของลูกบอลเปียกจะลดลง และค่าที่แสดงจะแสดงเป็น Tw (tw) ความเร็วในการระเหยของความชื้นบนลูกบอลเปียกนั้นสัมพันธ์กับปริมาณความชื้นของก๊าซโดยรอบ เมื่อความชื้นของก๊าซต่ำลง การระเหยของความชื้นก็จะเร็วขึ้น อุณหภูมิของลูกบอลเปียกก็จะต่ำลง และในทางกลับกัน หลังจากได้อุณหภูมิที่แม่นยำของลูกบอลแห้งและเปียกแล้ว จะคำนวณค่าความชื้นโดยใช้สมการของลูกบอลเปียก

เนื่องจากความเรียบง่ายและต้นทุนต่ำ เครื่องวัดความชื้นแบบลูกบอลแห้ง-เปียกจึงเป็นประเภทที่ใช้กันมากที่สุดเป็นเวลานานในอดีต

A humidity meter with good design and maintenance, in the temperature range of 5°C~80°C, if the temperature accuracy is ±0.2°C, the relative humidity accuracy is about ±3%RH. The accuracy of this principle is dependent on the accuracy of the thermometer. Platinum resistance thermometers are often used for some precise measurements. In general, the dry-wet ball hygrometer is a basic measurement method. If the calibrated thermometer is used and the operation is correct, such as the Assmann hygrometer, accurate, reliable and repeatable measurement results can be obtained. So in the past, this hygrometer was often used as a standard. However, many operators, especially in the industrial field, do not have enough energy and time, so the results are not accurate and unreliable. At present, the wet and dry spherical hygrometer is gradually replaced by modern instruments.

1.7.2

ข้อดีและข้อเสีย

Benefits: When the relative humidity is close to 100%RH, a higher accuracy can be obtained. Although there will be errors if the wet ball thermometer is polluted or used improperly, the maintenance cost is very low because of the simple device. The invention can be used in the situation that the room temperature is higher than 100°C, which is the basic measurement, the stability is good, the stability is simple, the cost is low.

Disadvantage: Some techniques are needed to obtain accurate measurements and calculations are needed to obtain the final results. A large number of gas samples are required, and the gas samples may be humidified by a wet gauze. When the relative humidity of the measured gas is lower than 15%RH, it is very difficult to reduce the temperature of the wet ball. When the temperature of wet ball is lower than 0°C, it is difficult to obtain reliable results. The volume cannot be too small because water is constantly supplied to the wet ball thermometer. Because dust, oil or other pollutants can pollute the gauze, or the water flow is insufficient, the temperature of the wet ball is higher, and the result of relative humidity is higher. In addition, the factors that affect the results are temperature measurement error, wind speed, radiation error and so on. When the temperature difference of dry and wet ball is 0.1°C at 20°C, the relative humidity error is 1%RH.