Hygrometer

Das Hygrometer ist ein Messinstrument zur Bestimmung der Luftfeuchtigkeit, also des Wasserdampfgehaltes der Luft.

Messgeräte und Messverfahren

Absorptionshygrometer

Absorptionshygrometer enthalten ein hygroskopisches (wasseranziehendes) Material, dessen Eigenschaften sich durch die Feuchtigkeit ändern. Am bekanntesten ist das Haarhygrometer. Es enthält ein Haar, das sich bei Feuchtigkeit ausdehnt. Der Längenunterschied bei völlig trockener Luft (0 % Luftfeuchtigkeit) und gesättigter Luft (100 %) beträgt dabei etwa 2,5 %. Früher kamen dabei Menschen-, Schaf- oder Pferdehaare zur Anwendung, heute werden auch Kunstfasern verwendet. Die traditionellen Wetterhäuschen sind im Prinzip Haarhygrometer.

Eine andere Möglichkeit ist die Messung der Gewichtszunahme bei der Einlagerung von Wasser. Moderne elektronische Absorptionshygrometer dagegen basieren auf der Veränderung des elektrischen Widerstands oder der elektrischen Kapazität einer Schicht eines hygroskopischen Kunststoff-Polymers.

Taupunktspiegelhygrometer

Die Bestimmung des Taupunkts ist ein vergleichsweise aufwändiges, aber präzises Messverfahren. Dazu wird ein Spiegel soweit abgekühlt, bis sich die Luftfeuchtigkeit auf ihm niederschlägt. Mit einer Lichtquelle und einem Photosensor wird der Moment der Kondensation bestimmt. Zur Umrechnung des Taupunkts, z.B. in absolute Luftfeuchte, wird zusätzlich der Luftdruck, der zum Messzeitpunkt herrschte, benötigt.

Psychrometer

Beim Psychrometer wird die Luftfeuchtigheit aus dem Temperaturunterschied abgeleitet der sich durch Verdunstung ergibt.

Weitere Verfahren

Bei chemischen Hygrometern ändern sich Eigenschaften eines Materials aufgrund der chemischen Reaktion mit Wasser, zum Beispiel in Form von Farbänderungen, die auf Teststreifen abgelesen werden können.

Coulometrisches Hygrometer Als coulometrischen Feuchtesensor bezeichnet man einen Feuchtesensor, der den Wasserdampfgehalt der Luft (Luftfeuchtigkeit) in sehr geringer Konzentration (Spurenfeuchte) misst. Die Messung basiert auf der Eigenschaft von Diphosphorpentoxid ( $\mathrm{P_2O_5}$ ), den in der Umgebung enthaltenen Wasserdampf zu absorbieren.

Optische Hygrometer bestimmen die Luftfeuchte durch die Messung der Absorption von Licht mit einer bestimmten, für Wasserdampf charakteristischen Wellenlänge oder durch Messung der Änderung der Brechzahl.

Impedanz Hygrometer (auch Resistive Hygrometer) bestimmen die Luftfeuchte durch die Messung der Änderung des elektrischen Widerstands einer Substanz bei Wasseradsorption.

Kapazitive Hygrometer bestimmen die Luftfeuchte durch die Messung der Änderung der elektrischen eigenschaften eines Kondensators (Elektrotechnik) bei Wasseradsorption. Genauer: Es wird die Veränderung der Dielektrizitätskonstanten des Materials zwischen den Kondensatorplatten gemessen.

Daneben gibt es noch eine Reihe weiterer Möglichkeiten, die Luftfeuchtigkeit zu bestimmen, die aber vergleichsweise selten angewendet werden. Alle Verfahren haben ihre Vor- und Nachteile, das optimale Hygrometer für alle Anwendungen gibt es nicht.

Siehe auch: Coulometrischer Feuchtesensor, Hygrograph

Kalibrierverfahren

Die klassische Kalibrierung mit Kochsalz: Man stellt dazu eine kleine Schüssel feuchtes Speisesalz in ein luftdicht abgeschlossenes Gefäß und legt das Hygrometer neben die Schüssel mit dem Salz. Nach ca. 8h stellt sich ein Luftfeuchtegleichgewicht von 75% ein. Das Hygrometer wird oft zusätzlich zum Kalibrieren praktischerweise auch neu justiert.

Die exakte Kalibrierung über den Taupunkt. Die genauesten Feuchtemessungen werden mit Taupunktspiegelhygrometern durchgeführt. Daher erfolgen präzise Kalibrierungen durch den Vergleich mit taupunktspiegelbasierten Messaufbauten der Nationalen Physikalisch/Technischen Anstalten wie z.B. PTB, NPL bzw. deren Kalibrierlaboren DKD oder UKAS.

Geschichte

Das erste Haarhygrometer wurde 1783 von Horace-Bénédict de Saussure demonstriert. Er benutzte dazu ein blondes Frauenhaar. Um 1820 gelang die Messung der Luftfeuchtigkeit über den Taupunkt, 1887 konstruierte R. Assmann das erste Psychrometer.

Weblinks

Alte Wetterinstrumente

Meteorologisches Messgerät

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