Hygrometrische Messverfahren
Beim hygrometrischen Messverfahren werden die besonderen Eigenschaften hygroskopischer Faserstoffe zur Bestimmung der Luftfeuchtigkeit genutzt. Setzt man diese Faserstoffe der Umgebungsluft aus, treten nach einer Ausgleichszeit messbare Längenänderungen in Abhängigkeit von der Luftfeuchte auf. Der jeweilige Zustand des Faserstoffes ermöglicht nun einen direkten Rückschluss auf die vorhandenen Luftfeuchtigkeit.
In hygrometrischen Messelementen finden überwiegend speziell präparierte Kunststoffarten und menschliche Haare Anwendung.
Haarmesselement[Bearbeiten]
Die Wirkungsweise des Messelementes beruht darauf, dass die verwendeten Haare in der Lage sind, Feuchtigkeit zu absorbieren. Dabei quellen sie und dehnen sich aus. Mit zunehmender Luftfeuchte nimmt auch die Längenänderung zu, das Haar wird länger. Bei einer Feuchteänderung von 0 auf 100% rF beträgt die relative Längenänderung eines Haares ca. 2.5%. Das Haar weist jedoch bei hoher Luftfeuchte nur noch eine geringe Verlängerung auf.
Haarmesselemente werden vorzugsweise in Zeigerinstrumenten für den Klimabereich eingesetzt. Die Längenänderung des Haares wird durch eine spezielle feinmechanische Übersetzung auf einen Zeiger oder Schreibstift übertragen. Aus Gründen der mechanischen Stabilität fasst man dabei mehrere Haare zu einem Haarbündel oder zu einer Haarharfe zusammen.
Das Messverfahren gewährleistet eine Genauigkeit von 3% im Messbereich von 0-90% RH. Es sind Umgebungstemperaturen von -35 - +50ºC möglich. Bei längerer Anwendung im niedrigen Feuchtebereich unterhalb 40% RH muss das Haarelement regeneriert werden. Hierzu setzt man das Haar-Hygrometer ca. 60 Minuten lang einer nahezu feuchtegesättigten Luft aus. Eine eventuelle Korrektur der Zeigerstellung kann anschließend mit einer Justierschraube vorgenommen werden.
Haar-Hygrometer reagieren empfindlich gegen hygroskopischen Staub und sind daher zu schützen und müssen in bestimmten Zeitabständen gereinigt werden.
| Abbildung 9: Funktionsweise eines Haarmesselements | Abbildung 10: Längenänderung eines Haarmesselementes (Weber 1995) |
Kunststoffmesselement[Bearbeiten]
Beim Kunststoffmesselement werden anstelle der menschlichen Haare Kunststoffäden eingesetzt. Durch ein spezielles Verfahren erhalten diese Fasern ebenfalls hygroskopische Eigenschaften.
Kunststoffmesselemente bieten den Vorteil, dass man sie bei höheren Temperaturen (bis zu 110°C) und auch über einen längeren Zeitraum bei niedriger relativer Luftfeuchte verwenden kann. Das bei den Haarmesselementen notwendige Regenerieren ist nicht mehr notwendig.
Das Kunststoffmesselement ist wasserbeständig und unempfindlich gegen trockenen Schmutz, Staub und ähnliches. Der Messbereich liegt bei (0) 30 bis 100% rF, ist aber von der Umgebungstemperatur abhängig. Dabei beträgt die Messgenauigkeit 2-3%.
Hygrometrische Messwertgeber mit Kunststoffelement werden wegen ihrer weitgehenden Unempfindlichkeit und der höheren Temperaturverträglichkeit für Dauermessungen in der industriellen Verfahrenstechnik und im Klimabereich eingesetzt.
| Abbildung 11: Eletronischer Thermohygrograph (Testo 2003) | Abbildung 12: mechanischer Thermohygragraph |
Hygrograph
Der Hygrograph ist ein registrierender Feuchteschreiber mit hygrometrischen Haar- oder auch Kunststoffmesselementen. Eine zusätzliche Temperaturerfassung ist ebenfalls möglich (Thermohygrograph).
Mit dem hygrometrischen Messverfahren sind allgemein Feuchtemessungen in druckloser und nicht aggressiver Luft möglich. Messungen in lösungsmittelhaltigen und aggressiven Medien sollten vermieden werden, da sie je nach Art und Konzentration Fehlmessungen verursachen bzw. zur Zerstörung des Messelementes führen kann.
Vorteile:
- einfache, preiswerte Messtechnik
- leicht zu reinigen
Nachteile:
- hoher Wartungsaufwand (Regenieren der Haare)
- hohe Ungenauigkeiten
- begrenzter Einsatzbereich 9(15...85%RH, bis max. 50º C)
- langsame Messung