ما هو الرطوبة؟

تعريف

يُستخدم الرطوبة لقياس الرطوبة في البيئة المحيطة، حيث تشير "الرطوبة" إلى كمية بخار الماء في الغاز. تعمل أجهزة قياس الرطوبة على مبدأ أن الخصائص الفيزيائية للمواد تتغير استجابة للرطوبة، مما يمكّن من القياس.

تنقسم الرطوبة إلى نوعين:

• الرطوبة المطلقة: تمثل كمية بخار الماء لكل وحدة حجم من الهواء.

• الرطوبة النسبية: نسبة الضغط الفعلي لبخار الماء إلى الضغط الأقصى لبخار الماء الذي يمكن تحقيقه بواسطة مادة معينة عند درجة حرارة معينة، والتي تعتمد على درجة الحرارة.

تصنيفات أجهزة قياس الرطوبة

تُصنف أجهزة قياس الرطوبة بناءً على المواد المستخدمة لقياس الرطوبة، بما في ذلك:

جهاز قياس الرطوبة المقاوم

يتميز جهاز قياس الرطوبة المقاوم بفيلم موصل مصنوع من مواد مثل كلوريد الليثيوم أو الكربون، موضوع بين أقطاب معدنية. تتغير مقاومة هذا الفيلم مع تغيرات الرطوبة في الهواء المحيط.

تعتمد كمية الرطوبة التي تمتصها كلوريد الليثيوم على الرطوبة النسبية. يؤدي ارتفاع الرطوبة النسبية إلى زيادة امتصاص كلوريد الليثيوم للرطوبة، مما يقلل من مقاومته.

يتم قياس التغيير في المقاومة عن طريق تطبيق التيار المتردد (AC) على دائرة الجسر. يتم تجنب التيار المباشر (DC) لأنه يمكن أن يسبب تدهور طبقة كلوريد الليثيوم. يشير تدفق التيار المعوق إلى قيمة المقاومة، والتي ترتبط بالرطوبة النسبية.

جهاز قياس الرطوبة السعوي

يقيس جهاز قياس الرطوبة السعوي الرطوبة المحيطة عبر تغييرات في السعة الكهربائية، مما يقدم دقة عالية. يتكون من مادة هيجروسكوبية (التي تمتص الماء بسرعة) محصورة بين أقطاب معدنية. يؤدي امتصاص الماء من المادة إلى تغيير سعة الكوندنسر، والذي يتم اكتشافه بواسطة دائرة إلكترونية.

مرآة الميكروويف

تحدد مرآة الميكروويف مؤشر الانكسار للهواء الرطب مع تغير الرطوبة. يتم تحديد مؤشر الانكسار - وهو نسبة سرعة الضوء في وسيط واحد إلى آخر - عن طريق قياس الثابت العازل (باستخدام كوندنسر) أو التحولات في التردد في الهواء الرطب.

جهاز قياس الرطوبة بأكسيد الألومنيوم

يستخدم هذا الجهاز الألومنيوم المُأكسد المُغطى بأكسيد الألومنيوم. تؤدي الرطوبة إلى تغيير الثابت العازل والمقاومة للألومنيوم. يستخدم الألومنيوم كقطب واحد وطبقة ذهبية كالقطب الثاني.

القطب الثاني مسامي لامتصاص خليط الهواء والبخار. تؤدي الرطوبة إلى تغييرات في السعة والمقاومة للمادة، مما يؤدي إلى تغيير معاوقة الجهاز. يتم قياس هذه المعاوقة باستخدام دائرة الجسر، مما يجعل هذا الجهاز مكونًا رئيسيًا في الأنظمة الإلكترونية.

جهاز قياس الرطوبة البلوري

يوضح الشكل أدناه جهاز قياس الرطوبة البلوري باستخدام الكوارتز.

في جهاز قياس الرطوبة البلوري، يتم استخدام بلورة هيجروسكوبية أو بلورة مغطاة بمادة هيجروسكوبية. عندما تمتص البلورة قطرات الماء، يتغير وزنها. يكون التغيير في الوزن متناسبًا مع كمية الماء الكلية التي تمتصها البلورة.