Влияние температуры сенсора на погрешность измерения относительной влажности
Еще раз напомним, что относительная влажность воздуха - это отношение давления водяного пара (e) в воздухе и давления насыщенного водяного пара (E(t¢)) при данной температуре, выраженное в процентах:
RH = 100 e/ E(t')
Давление насыщенного пара E(t') сильно зависит от температуры (почти экспоненциально). Вследствие этого даже небольшое различие между температурой анализируемого воздуха и датчика (сенсора относительной влажности) приводит к значительной погрешности в определении относительной влажности. Поясним это на примере.
Оценим погрешность термогигрометра при измерении относительной влажности воздуха, вызванную различием температуры воздуха и сенсора влажности термогигрометра.
Пусть температура сенсора влажности отличается от температуры окружающего воздуха Твозд на величину ΔТ:
Тсен = Твозд + ΔТ
Относительная влажность воздуха RHвозд.
Давление водяного пара в воздухе e составляет
e = RHвозд E(Твозд)/ 100
Показания прибора (предполагаем, что его погрешность равна нулю) RHсен
RHсен = 100 e/ E(Тсен) = RHвозд E(Твозд) / E(Тсен) = RHвозд E(Твозд) / E(Твозд + ΔТ),
а его абсолютная погрешность Δ
Δ = RHсен - RHвозд= RHвозд (E(Твозд) / E(Твозд + ΔТ)) - 1),
На графике (ниже) приведена зависимость величины ошибки гигрометра от температуры при 100% относительной влажности воздуха над водой в случае, когда температура сенсора на 0,1ºС выше температуры анализируемого воздуха. Верхняя кривая соответствует аналогичной ошибке при 100% относительной влажности над льдом.
Величина ошибки прямо пропорциональна величине относительной влажности. Так, при относительной влажности воздуха 20% величина ошибки уменьшается в 5 раз по сравнению с указанной на графике (ниже).
Сказанное выше иллюстрирует необходимость проведения измерений относительной влажности воздуха в условиях установившегося теплового равновесия между сенсором и анализируемой средой. Кроме того, отсюда видно, какие проблемы возникают при измерении и трактовке результатов измерений относительной влажности в помещениях с большими градиентами температур.
Зависимость величины ошибки гигрометра от температуры при 100% относительной влажности над водой и льдом в случае, когда температура датчика на 0,1ºС выше температуры анализируемого воздуха.
Так, в помещении с температурой 19...21ºС и относительной влажностью 50% (в точке с температурой 20ºС) разность в величине относительной влажности в разных точках достигает 6% относительной влажности. Следует отметить, что разброс температуры 2°С в этом примере - небольшая величина для реальных помещений, в которых градиенты температур в пристенной области, вблизи окон, полов и потолков, а также отопительных приборов могут достигать значительно больших значений.
Рассчитать величины относительной влажности при различных температурах можно с помощью нашего калькулятора:
