انواع رطوبت سنج و کاربردهای آنها در صنایع مختلف

همانطور که گفته شد، اگر چه هدف تمام مدل‌های رطوبت سنج مشترک و یکی است، اما هر کدام از عناوین آن استفاده‌های وسیع و بسیار متنوعی دارد. در واقع پروسه رطوبت سنجی در هر کاری مدل و دستگاه خاص خود را می‌طلبد اما به طور کلی در علم و صنعت امروز، کاربرد رطوبت سنج در محاسبه مقدار نم و بخار آب در هوای بسته و باز کارخانه، کارگاه، خانه، اتاق بچه، سوله های مواد غذایی و بهداشتی، انبار محصولات، سردخانه، نگهداری مواد خشک و حساس به رطوبت، گلخانه و پرورش گل و گیاه، مصارف باغبانی و کشاورزی، دامداری، مرغداری، کشتارگاه، موزه، کتابخانه، صندوق های ایمنی و... استفاده دارد. وظیفه برخی از رطوبت سنج ها عمومی تر اما وظیفه برخی دیگر مثل رطوبت سنج موزه و کتابخانه‌های نفیس یا رطوبت سنج مواد غذایی گاهی بسیار حساس تر و حیاتی است.

از طرفی دیگر در بسیاری از فعالیت های فنی، آزمایشگاهی و تحقیقاتی که نیاز به دانستن میزان مقاومت یک جسم و سطح مشخص نسبت به نفوذ آب و نم در آن است، نوع دیگری از رطوبت سنج ایفای نقش خواهد کرد. ساخت و تست مصالح ساختمانی مثل سیمان، آجر، گچ و... در ساختمان سازی و سازه های معماری گوناگون، تست و آزمایش رطوبت و مقاومت چوب در ساخت وسایل چوبی و نجاری، رطوبت سنجی کاغذ و فیلترهای کاغذی در عملیات و دستگاه های مختلف، تست رطوبت و کیفیت عایق بودن قطعه در خط تولید لوازم خانگی و صنعتی، تولید و تست عایق بودن خودرو، سنجش رطوبت سطح و داخل مواد غذایی و... خلاصه تمام اجسام و شرایط ایمنی، فنی و بهداشتی که نیاز به بررسی رطوبت یک جسم و سطح به طور جداگانه دارند، از جمله این کاربردها هستند.

در هر پروسه محاسبه رطوبت در دستگاه های مختلف چند متغیر و پارامتر وجود دارد که ممکن است هر مدل رطوبت سنج را از دیگری جدا کند. در واقع عدد نشان داده شده در برخی رطوبت سنج ها همیشه یک واحد مشترک نیست و گاهی ممکن است در بعضی برندها و مدل‌های خاص این اعداد فرق کنند. برای همین دانستن چند مورد از این پارامترها ضروری است.

رطوبت نسبی RH

رطوبت نسبی Relative Humidity یا RH معروفترین و رایج ترین واحد در محاسبه رطوبت بوده و به میزان و درصد بخار آب در یک دمای مشخص در یک حجم هوای مشخص نسبت به میزان کل رطوبت در آن حجم از هوا و دما گفته می‌شود. معمولا این مقدار را با واحد درصد نشان می‌دهند. به عنوان مثال وقتی یک رطوبت سنج میزان رطوبت نسبی را 50 درصد اعلام می‌کند، یعنی آن حجم از هوا در آن دما دارای 50 درصد از ماکزیمم رطوبت نسبت به بیشترین رطوبتی است که می‌تواند داشته باشد. درصد رطوبت نسبی با تغییر دما تغییر کرده و میزان آن کم و زیاد می‌شود. اکثر رطوبت سنج های عمومی و مدرن دیجیتال امروزی بازار، این مقدار و واحد رطوبت را اندازه گیری و اعلام می‌کنند.

رطوبت مطلق AH

رطوبت مطلق Absolute Humidity یا AH به مقدار و حجم کلی بخار آب که در یک حجم مشخصی از هوا وجود دارد گفته می‌شود و مقدار آن را معمولا با واحد گرم بر متر مکعب یا g/m3 و یا میلی گرم بر لیتر نشان می‌دهند. معمولا تغییر دما در بازه کوتاه و نه چندان زیاد بر این عدد تاثیر نمی‌گذارد و ممکن است میزان رطوبت مطلق در فاصله های کوتاه زمانی حتی با تغییر درصد رطوبت نسبی هم ثابت بماند. معمولا در مکان‌ها و شرایطی که مقدار حجم رطوبت و بخار آب در یک فضای کلی بیشتر از درصد نسبی آن مهم است، از رطوبت سنج‌های مطلق استفاده می‌شود.

رطوبت نقطه شبنم Dew Point

حرارت و رطوبت نقطه شبنم Dew Point یا دمای نقطه شبنم به میزان حرارت و دمایی گفته می‌شود که یک حجم معینی از بخار و رطوبت موجود در یک حجم هوا، باید به آن دما برسد تا روی یک سطح مشخصی، آن رطوبت متراکم شده و نم شبنم ایجاد گردد. در این آزمایش هیچ فشاری به هوای مذکور اضافه و از آن کم نمی‌شود و هیچ مقدار بخار آبی هم به آن اضافه نمی‌گردد. در واقع فشار و میزان بخار آب ثابت می‌ماند و تنها با کم کردن دمای آن، حجم هوا به دمای نقطه شبنم می‌رسند و رطوبت تشکیل می‌شود.

از فناوری تشکیل نقطه شبنم برای ساخت مدل‌هایی از رطوبت سنج آینه‌ای سرد و دقیق استفاده می‌کنند. رطوبت سنج نقطه شبنم دارای یک صفحه فلزی آینه‌ای صیقلی داخلی یا خارجی است که با اعمال فشار و بخار آب ثابت می‌تواند نقطه شبنم، نقطه یخبندان و نقظه اشباع بخار آب یک حجم هوا و گاز را مشخص کند. از این رطوبت سنج ها برای تحقیقات بسیار حساس علمی و مطالعاتی دقیق و پژوهش در تشکیل کوچکترین آثار رطوبت روی سطوح مختلف حتی به میزان ریز و کوچک 1 قسمت در میلیارد استفاده می‌گردد.

حال که با وظیفه اصلی رطوبت سنج آشنا شدیم بهتر است با معرفی انواع آن چه در تیپ کلاسیک و چه در تیپ های مدرن و امروزی، ببینیم این دستگاه چگونه کار می‌کند؟... رطوبت سنج ها بر اساس نوع ساخت، بر اساس مکانیزم کار و پیشرفته بودن و همچنین بر اساس کاربری به چند دسته و مدل تقسیم می‌شوند.

انواع رطوبت سنج بر اساس مدل کار

در این دسته بندی، رطوبت سنج ها به دو گروه کلی رطوبت سنج کلاسیک و مدرن تقسیم می‌شوند. در واقع تمامی رطوبت سنج های مکانیکی و دستی در قسمت کلاسیک و تمامی رطوبت سنج های جدید دیجیتال و اپتیکال در گروه مدرن جای می‌گیرند.

رطوبت سنج کشش مویی

یکی از اولین و قدیمی ترین رطوبت سنج ها نوع تنش مویی یا Hair-Tension Hygrometer است که بر اساس حرکات مکانیکی کار می‌کند. در این دستگاه یک تار موی طبیعی انسان یا حیوان و یا تار موی مصنوعی و نایلونی استاندارد به اندازه 10 تا 100 میلی متر بر روی یک فنر کششی قرار می‌گیرد و تحت یک سیستم مکانیکی-اهرمی بر روی یک سازه فلزی شامل پایه، سوزن، خط کش و... عمل سنجش را انجام می‌دهد. با تغییر رطوبت هوا، میزان کشش و اندازه تار مو عوض می‌شود و سوزن دقیق دستگاه بر روی خط کش، میزان تغییر را نشان می‌دهد. از این مدل در خانه‌ها و کارگاه های قدیمی، گلخانه ها، زیرزمین ها و سوله های روستاها و... استفاده می‌شد.

رطوبت سنج کاغذی و کارتی

رطوبت سنج های کارتی در بین نوع کلاسیک از جمله ابداعات بزرگ محسوب می‌شوند. کارت رطوبت سنج شامل چند سطوح و نقطه مشخص با ماده شیمیایی حساس به یک میزان و درجه بخار آب و اعداد چاپ شده است. هر درجه و قسمت با یک میزان استانداردی از ماده کبالت کلرین آغشته شده و در کنار آن میزان درجه رطوبت معمولا با پله های 10 درصدی چاپ شده است. با تغییر رطوبت هوا، رنگ هر کدام از این درجه ها تغییر می‌کند و میزان بخار آب را نشان می‌دهد. از رطوبت سنج کارتی در قدیم برای اندازه گیری و وجود نم و بخار آب درون محتویات کانتینرها، پکیج ها و بسته ها با کمک یک نمایشگر شفاف استفاده می‌کرده‌اند. این مدل‌ها می‌توانند از 5 تا 95 درصد رطوبت را اندازه گیری کنند.

رطوبت سنج سیم پیچ فلز-کاغذ

از فناوری رطوبت سنج کاغذی و کارتی برای ساخت این مدل استفاده شد. با اتصال کاغذ حساس به تغییر نم و بخار آب به یک سیم پیچی فلزی نمک اندود شده و تغییرات حرکتی که در نتیجه جذب رطوبت و یا از دست دادن آن در این سیم پیچی فلزی شکل می‌گرفت، رطوبت سنج کاغذ-فلزی پدید آمد. محاسبه بخار آب در این مدل چندان دقیق نیست اما هزینه نهایی ساخت آن نیز گران نخواهد بود و بر خلاف رطوبت سنج کارتی یکبار مصرف نیستند. این نوع رطوبت سنج ها خیلی زود جای خود را به رطوبت سنج آنالوگ و مکانیکی دادند.

سیکرومتر

سایکرومتر یا سیکرومتر به انگلیسی Psychrometer نوعی از رطوبت سنج ترموهیگرومتر (دمایی) با مکانیزم کار و فناوری تبخیر آب و دماسنج است. این دستگاه از دو دماسنج متصل به هم تشکیل شده که یکی حباب خشک و دیگری حبابی خیس با آب مقطر و فتیله دارد. در دماهای بالا نقطه انجماد، وقتی تبخیر آب رخ دهد، حباب شیشه مرطوب در دمای پایین تری نسبت به حباب خشک قرار خواهد داشت. تفاوت دما در این 2 دماسنج برای سنجش رطوبت در آن هوا به کار می‌رود. در دمای انجماد دقت این رطوبت سنج پایین می‌آید و بزرگترین ضعف آن کندی در کار است. از سیکرومتر در قدیم برای تعیین و چک کردن میزان مشخصی از رطوبت در فضاهای بزرگ، داخلی و بیرون ساختمان که دارای محتویاتی حساس هستند استفاده می‌شد. مثلا نوع سیکرومتر زنجیری بزرگ در مکان هایی مثل موزه‌ها، کتابخانه‌ها و... نصب می‌شده و با تغییر میزان رطوبت هوا به مقداری خطرناک برای لوازم و کتاب ها، ضامن زنجیر آن عمل می‌کرد.

رطوبت سنج آنالوگ

این نوع رطوبت سنج ها دسته بزرگی از کلاسیک ها را تشکیل می‌دهند که هنوز هم گاهی در برخی فعالیت‌ها دیده می‌شوند. مهمترین مشخصه رطوبت سنج مکانیکی یا آنالوگ صفحه سنجش عقربه ای بزرگ آن است که باعث شده به نام رطوبت سنج عقربه ای هم شناخته شود. نم سنج های مکانیکی اگرچه ظاهر قدیمی دارند و شبیه به ساعت های عقربه ای می‌مانند، اما چه برای استفاده خارجی و بیرونی و چه در استفاده داخلی دارای دقت بالایی در گروه کلاسیک هستند. معمولا نوع بیرونی آنها تا 95 درصد و نوع داخلی آنها از 40 تا 60 درصد رطوبت نسبی را اندازه گیری می‌کنند و دقت آنها بین 1 تا 3 درصد خواهد بود. هر چقدر دقت این سنجش بالاتر برود، قیمت این رطوبت سنج ها گرانتر می‌شود.

رطوبت سنج وزنی

رطوبت سنج وزنی یا Gravimetric شاید اولین عنوان در دسته رطوبت سنج های مدرن باشد که با مکانیزم جداسازی بخار آب و اندازه گیری وزن هوا با/بدون بخار آب، میزان رطوبت دقیق یک حجم هوا و گاز را اعلام می‌کند. این مدل دقت بالایی در کار دارد و جزو اولین دستگاه هایی بود که در مراکز مطالعاتی استاندارد سنجش رطوبت هوا در انگلستان، اروپا، آمریکا و ژاپن استفاده شد. در این ابزار دو تیوب و لوله شیشه‌ای کار جدا کردن بخار آب از هوا و گاز را به عهده دارند و بعد از اینکه حجم و وزن بخار آب و هوا جداگانه اندازه گرفته می‌شود، عدد دقیق رطوبت به دست می‌آید.

رطوبت سنج الکتریکی

نم سنج برقی یا الکتریکی که خود شامل 2 مدل رطوبت سنج مقاومتی و رطوبت سنج خازنی است، نوعی پیشرفته تر در گروه رطوبت سنج مدرن به حساب می‌آید. نام این نم سنج ها نه بخاطر منبع تغذیه برق شهر یا باتری خور بودن، که بخاطر استفاده از علم الکتریک و جریان برق و افکت قطعه خازن یا مقاومت در مدارات برقی روی آن گذاشته شده است. رطوبت سنج های برقی مقاومتی و خازنی بر اساس فرآیند و تکنولوژی تغییر میزان مقاومت یا افکت خازنی الکتریکی یک ماده در اثر تاثیر بخار آب روی آن کار می‌کنند. در واقع این مدل ها نه یک دستگاه با شکل جداگانه، که بیشتر یک فناوری در تولید و ساخت رطوبت سنج محسوب می‌شوند و این فناوری در یک قطعه کوچکی به نام سنسور تشخیص رطوبت در داخل ساختمان و مدار آنها کار گذاشته می‌شود.

ساختمان داخلی این دستگاه ها از یک یا چند قطعه با این سنسور و ماده حساس به تاثیر جریان برق مثل پلیمر صنعتی مغناطیسی یا متال اکسید نمک اندود تشکیل شده و ماده‌ای که در معرض رطوبت و بخار آب هوا قرار گرفته، بر اساس افکت خازنی یا تغییر مقاومتی آن ماده در برابر جریان الکتریکی تغییر مقدار می‌دهد. اکثر رطوبت سنج های دیجیتال خانگی و صنعتی عمومی امروزی از این مکانیزم و سنسور استفاده می‌کنند و به این ترتیب میزان و مقدار درصد رطوبت نسبی هوا بین 5 تا 95 درصد طی یک فرآیند محاسباتی داخلی روی صفحه نمایش آنها نقش می‌بندد.

هیگروترموگراف

رطوبت سنج گرافی Hygrothermograph یا ثبتی نوعی از ثبت کننده رطوبت هوا به طور لحظه‌ای و مداوم است که به شکل ممتد میزان بخار آب موجود در یک فضا را مانیتور و ثبت می‌کند. در مدل‌های اولیه این محصول ثبت آن مثل یک دستگاه زلزله سنج به صورت چاپی و با سوزن بر روی کاغذهای مخصوص چاپ می‌شد. اما در مدل‌های جدیدتر، این ثبت های لحظه‌ای به صورت دیجیتال و روی حافظه انجام می‌گیرد. هیگروترموگراف یا رطوبت سنج ترموگراف یک نوعی از دیتالاگر بخار آب است که کار اندازه گیری دما و رطوبت هوا را همزمان و به کمک سنسورهای بی-متال و سنسور هیگروسکوپ انجام می‌دهد و به طور دوره‌ای به کالیبره شدن نیاز خواهد داشت. این مدل برای مکان‌های مطالعاتی، ایستگاه تحقیقاتی آب و هوا و هر شرایطی که نیاز به ثبت لحظه‌ای مقدار بخار آب موجود در هوا دارد مفید خواهد بود.

رطوبت سنج نوری

رطوبت سنج اپتیکال یا نوری یکی از پیشرفته ترین دستگاه های هیگرومتر مدرن و جدید است که با علم فیزیک شکست نور در آب کار می‌کند. این نم سنج با تاباندن نور و لیزر کنترل شده از یک منبع استاندارد به داخل فضا و هوایی تعیین شده، مقدار شکست و تغییر نوری که در بخار آب موجود در آن هوا و گاز رخ می‌دهد را اندازه گرفته و طبق قوانین و محاسبات فیزیکی داخلی، میزان رطوبتش را می‌سنجد. انواع این مدل عبارتند از رطوبت سنج هیدروژن، رطوبت سنج کریپتون و رطوبت سنج تفاضلی و مقایسه‌ای که در همه آنها منبع نور لیزر ساطع شده به هوا فرق می‌کند و در نتیجه محاسبات تغییر خواهد کرد. در نوع مقایسه‌ای دو منبع نور لیزر به هوا تابانده می‌شود که یکی توسط بخار آب جذب شده و دیگر بدون جذب عبور می‌کند تا با مقایسه آنها، میزان رطوبت اندازه گرفته شود.

رطوبت سنج دیجیتال

آخرین مدل رطوبت سنج های معروف در گروه مدرن، نوع دیجیتال است که در واقع به دلیل نمایشگرشان به این نام معروف شده‌اند. به عبارت بهتر اگر چه رایج ترین رطوبت سنج های امروز دیجیتال هستند اما مکانیزم کاری داخلی آنها یکی از روش های اندازه گیری رطوبت سنج مدرن است و بیشتر از فناوری اپتیکال یا رطوبت سنج الکتریک و برقی (خازنی یا مقاومتی) استفاده می‌کنند. رطوبت سنج دیجیتال معمولا چند کاره است و در کنار میزان بخار آب می‌تواند دمای هوا و ساعت را هم اعلام کند. دقت رطوبت سنج دیجیتال به مراتب از دستگاه های قدیمی بالاتر است و در کاربری خانگی، کارگاهی و صنعتی در ابعاد مختلفی ساخته می‌شود.

معمولا نم سنج دیجیتال میزان درصد رطوبت نسبی را اعلام می‌کند و محدوده سنجش آنها 10 تا 95 درصد و با دقتی حدود 5% خواهد بود. برخی از مدل‌های رطوبت سنج دیجیتال دارای میله خروجی یا همان پراب خارجی هم هستند. به این منظور که می‌توانند ضمن اندازه گیری رطوبت هوا، رطوبت یک سطح را هم به طور جداگانه اندازه بگیرند. ضمن اینکه بعضی از مدل‌های جدید و پیشرفته آن با کمک سنسور می‌توانند به گوشی های هوشمند و موبایل هم متصل شوند.

از لحاظ کاربری و عموم استفاده امروزی، این گروه ابزار به 2 نوع رطوبت سنج محیط و رطوبت سنج اجسام تقسیم می‌گردند. نوع نم سنج محیطی استفاده بیشتری دارد و همانطور که بالاتر گفته شد اکثر خانه ها، کارگاه ها، کارخانه ها و... تمام فضاهای بزرگی که نیاز به اندازه گیری بخار آب موجود در یک فضای محیطی دارند از این مدل استفاده می‌کنند. رطوبت سنج محیط مثل مدل‌های دیگر امروزه در بیشتر مواقع به شکل دیجیتال ساخته می‌شود و انواع خاص آن مثل رطوبت سنج علمی و آزمایشگاهی، رطوبت سنج خط تولید، رطوبت سنج مانیتورینگ و دیتالاگر هم وجود دارند.

نوع بعدی اما رطوبت سنج اجسام است که در بین ابزارهای دقیق قرار می‌گیرد. استفاده از آن تخصصی تر بوده و برای کاربرانی خاص و محدود کاربرد دارد. این گروه با توجه به جنس و بافت جسمی که قرار است میزان مقاومت در برابر نم و یا میزان رطوبت و خیسی آن را اندازه بگیرند شناخته می‌شوند. به طور مثال رطوبت سنج چوب یا رطوبت سنج گچ و سیمان و مصالح، رطوبت سنج کاغذ، پلاستیک، رطوبت سنج مواد غذایی و... چند مدل از این گروه هستند. رطوبت سنج های اجسام به طور قطع دارای میله خروجی، یا پراب متصل یا جداگانه معمولا فلزی هستند که با اتصال سوزن یا پراب آنها به سطح قطعه، میزان رطوبت جسم مورد نظر محاسبه می‌شود. دقت این نوع رطوبت سنج دیجیتال در بالاترین حالت قرار داشته و اغلب به اندازه 0.1 درصد بوده و زمان پاسخگویی آنها نیز سریع و زیر 1 ثانیه است. گاهی برخی مدل‌های پیشرفته رطوبت سنج دیجیتال اجسام، به جز اندازه گیری رطوبت نسبی، می‌توانند دما، میزان رطوبت مستقیم و مطلق و حتی رطوبت نقطه شبنم را هم اندازه گیری کنند.

در این مقاله با انواع رطوبت سنج آشنا شدیم و فهمیدیم نم سنج چیست؟ کاربرد یک دستگاه رطوبت سنج در کجاست و برای چه کاربری باید از چه مدل رطوبت سنجی استفاده کرد.

شما می‌توانید برای خرید رطوبت سنج در انواع مختلف خانگی یا صنعتی دقیق و دیجیتال از بهترین برندهای معتبر دنیا به همراه ارسال سریع و رایگان به همه شهرها در کنار ضمانت اصالت و سلامت کالا و مشاوره تخصصی به فروشگاه آنلاین ابزار مارکت مراجعه کنید.