Verfahren zur Bestimmung der Luftfeuchtigkeit in Hoch- und Niedrigtemperatur-Prüfkammern

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Die Feuchtigkeitsmessung zählt seit jeher zu den bekanntesten Problemen der Messtechnik. Die scheinbar komplexe Größe birgt bei näherer Betrachtung komplizierte physikalisch-chemische Analyse- und Berechnungsgrundlagen. Laien übersehen dabei oft wichtige Faktoren, die bei der Feuchtigkeitsmessung berücksichtigt werden müssen, was den sinnvollen Einsatz von Sensoren erschwert. Zu den selteneren Methoden zur Feuchtigkeitsmessung in Hoch- und Tieftemperaturkammern gehören: statische Verfahren (Doppeldruckverfahren, Zweitemperaturverfahren, Shuntverfahren), statische Verfahren (gesättigte Salzmethode, Schwefelsäuremethode), Taupunktverfahren, Trocken- und Feuchtkugelverfahren sowie elektronische Sensoren.

Verfahren zur Erkennung von Feuchtigkeit in einer Prüfkammer :

Durch die Verwendung alter Mess- und Kontrollinstrumente am Handgelenk lassen sich Hoch- und Tieftemperaturprüfkammern sehr präzise herstellen. Aufgrund der komplexen mechanischen Ausrüstung sind sie jedoch relativ teuer und zeitaufwendig in der Bedienung. Dennoch sind sie als Standardmessinstrumente von großer Bedeutung. Ihre Messgenauigkeit liegt bei über ± 2 % relativer Luftfeuchtigkeit. Die Zwei-Druck- und Zwei-Temperatur-Methoden basieren auf thermodynamischen Gleichgewichtsprinzipien von Druck, Volumen und Temperatur und benötigen eine längere Einstellzeit. Die Trennmethode beruht auf der präzisen Vermischung von relativer Körperfeuchtigkeit und relativer Trockenheitsfeuchtigkeit.

Feuchtigkeitsprüfkammer

Die Taupunktmethode misst die Temperatur feuchter Luft im Sättigungszustand, was eine indirekte Folge thermodynamischer Gesetze ist. Sie zeichnet sich durch hohe Genauigkeit und einen großen Messbereich aus. Die Messgenauigkeit von Taupunktmessgeräten kann ± 0,2 °C oder besser erreichen.

Die Bereiche elektronische Feuchtigkeitssensoren und Feuchtigkeitsmessung waren in den 1990er Jahren rückläufig. In den letzten Jahren haben sich Forschung und Entwicklung im Bereich internationaler Feuchtigkeitssensoren jedoch stark verbessert.

Die Trocken- und Feuchtkugelmethode in Hoch- und Tieftemperaturprüfkammern ist ein weit verbreitetes Messverfahren. Es handelt sich um eine direkte Methode, bei der die relative Luftfeuchtigkeit mithilfe der Gleichung für die Trocken- und Feuchtkugel umgerechnet wird. Diese Gleichung setzt voraus, dass die Windgeschwindigkeit in der Nähe der Feuchtkugel mindestens 2,5 m/s beträgt. Diese Bedingung wird von herkömmlichen Trocken- und Feuchtkugelthermometern vereinfacht, weshalb die Genauigkeit nur 5–7 % rF beträgt. Zudem sind die Methoden nicht statisch. Eine Verbesserung der Messgenauigkeit von zwei Thermometern allein reicht nicht aus, um die Messgenauigkeit des Hygrometers zu optimieren.

Die Sättigungssalzmethode in der statischen Hoch- und Tieftemperaturprüfkammer ist eine selten angewandte Methode zur Feuchtigkeitsmessung, die zwar komplex, aber auch einfach durchzuführen ist. Allerdings stellt diese Methode hohe Anforderungen an das Gleichgewicht der flüssigen und gasförmigen Phasen und reagiert empfindlich auf Schwankungen der Umgebungstemperatur. Der Ausgleich dauert lange, insbesondere bei niedrigen Luftfeuchtigkeitswerten. Vor allem bei großen Unterschieden zwischen der Luftfeuchtigkeit in der Hoch- und Tieftemperaturprüfkammer und der Luftfeuchtigkeit in der Flasche muss der Ausgleich nach jedem Öffnen 6 bis 8 Stunden dauern.