اندازه گیری رطوبت

اندازه گیری رطوبت (و چرا مهم است!)

بیشتر مردم از اثراتی که رطوبت می‌تواند بر آسایش و سلامت انسان داشته باشد، به‌ویژه زمانی که با دمای بالا ترکیب می‌شود، آگاه هستند. اما شاید کمتر شناخته شده باشد که چگونه رطوبت میتواند بر سیستم های الکتریکی تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، رطوبت بالا می تواند باعث متراکم شدن قطرات آب مایع در مدارها شود و مشکلاتی مانند اتصال کوتاه و خوردگی ایجاد کند.
بسیاری از مناطق جغرافیایی مستعد شرایط مرطوب به ویژه در مناطق استوایی هستند. اما حتی در آب و هوای نسبتا معتدل، بسته به ارتفاع، نزدیکی به آب و اثرات فصلی، رطوبت بالا می تواند رخ دهد. علاوه بر این، "ریز اقلیم" در داخل و در اطراف یک تابلوی الکتریکی می تواند منجر به مشکلاتی شود. در نتیجه، نهادهای استاندارد مانند انجمن بین‌المللی تست برق (NETA) اغلب نیاز دارند که داده‌های رطوبت در گزارش‌های تستها گنجانده شود.

رطوبت مطلق - رطوبت نسبی
به بیان ساده، رطوبت مقدار بخار آب موجود در هوا است که معمولاً به دو روش اندازه گیری می شود:

• رطوبت مطلق (AH) جرم بخار آب موجود در حجم معینی از هوا است. این معمولاً بر حسب گرم بر متر مکعب (g/m³) بیان می شود و با تغییر حجم هوا تغییر می کند.
• رطوبت نسبی (RH) نسبت چگالی بخار آب (جرم در واحد حجم) به چگالی بخار آب در فشار بخار اشباع (نقطه‌ای که هوا دیگر نمی‌تواند بخار آب را نگه دارد و قطرات مایع شروع به رسوب می‌کنند) است. رطوبت نسبی نقطه شبنم نیز شناخته می شود. رطوبت نسبی معمولاً به صورت درصد بیان می شود و با فشار و دما تغییر می کند.

در این مقاله رطوبت به صورت RH بیان خواهد شد.

رطوبت و مردم
حفظ سطح مناسب رطوبت برای تضمین یک محیط داخلی راحت و سالم مهم است. رطوبت بیش از حد می تواند کار را دشوار کند، به خصوص اگر بدن درگیر فعالیت باشد. به طور مستقیم کمتر (اما به همان اندازه مهم)، رطوبت بالا باعث رشد کپک می شود که می تواند باعث مشکلات تنفسی شود. همچنین می تواند باعث پوسته شدن رنگ، زنگ زدگی روی اجسام آهنی و لغزنده شدن سطوح لغزنده شود. این موارد و سایر عوامل می توانند به طور قابل توجهی بر سلامت و ایمنی شما تأثیر بگذارند.

به طور کلی، سطح رطوبت بین 30 تا 40 درصد برای حداکثر راحتی ایده آل در نظر گرفته می شود. برای اطمینان از اینکه رطوبت در این محدوده باقی می ماند، تاسیسات از انواع سیستم های HVAC از جمله تهویه مطبوع، تهویه مکانیکی کنترل شده و رطوبت گیر استفاده می کنند. برای آزمایش کارایی آنها، مهم است که به طور دوره ای سطح رطوبت را با رطوبت سنج ها و سایر ابزارهای اندازه گیری رطوبت بررسی کنید. در بسیاری از موارد، نظارت مداوم رطوبت در یک بازه زمانی طولانی، برای شناسایی روندها و مشکلات بالقوه نیز می تواند مفید باشد.

الکترونیک

همانطور که در ابتدای این مقاله اشاره شد، رطوبت می‌تواند تاثیر مخربی بر سیستم‌ها و قطعات الکتریکی داشته باشد. بارزترین مسئله چگالش است که وقتی RH به 100 درصد می رسد به وجود می آید.
به عنوان مثال، قطرات آب تشکیل شده روی یک هیت سینک می تواند به داخل محفظه ماژول های برق نفوذ کند. در هادی های برق، مایع می تواند عایق را به خطر بیندازد. آسیب ممکن است حتی پس از سقوط RH و تبخیر قطرات باقی بماند و عیب یابی و شناسایی علت مشکل را بسیار دشوار می کند.
تعدادی از عوامل می توانند باعث شوند RH به نقطه اشباع برسد. یکی از رایج‌ترین موارد اختلاف دما است. با سرد شدن هوا، مقدار بخار آبی که هوا می تواند در خود نگه دارد کاهش می یابد. بنابراین یک سرد شدن ناگهانی باعث افزایش سریع RH می شود.
به عنوان مثال، یک سیستم الکتریکی را می توان با گرمای هدر رفته اجزای آن گرم کرد. یک تغییر ناگهانی در وضعیت عملکرد (به عنوان مثال قطع برق) می تواند باعث خنک شدن سیستم شود. اجزایی مانند هیت سینک ممکن است بسیار سریعتر از دمای هوای داخل محفظه خنک شوند و شرایطی را ایجاد کنند که دمای هیت سینک به زیر نقطه شبنم کاهش یابد. بنابراین بسیار مهم است که از هرگونه تغییر از کارکرد از حالت کامل به کاهش قدرت، مانند ورود تجهیزات به حالت آماده به کار یا خرابی غیرمنتظره آگاه باشید.

تغییرات دمای هوا نیز می تواند باعث تراکم داخلی در سیستم های الکتریکی شود. بسیاری از هیت سینک ها توسط هوای محیط بیرون خنک می شوند. با کاهش دمای هوای ورودی در عصر، هیت سینک ممکن است تا زیر نقطه شبنم خنک شود. بنابراین توصیه می کنیم RH داخلی و خارجی را در طی چند روز یا هفته نظارت کنید تا بفهمید چگونه آب و هوا و عملکرد سیستم با هم تعامل دارند.

علاوه بر رسانایی الکتریکی، رطوبت نیز می تواند بر روی بسیاری از مواد اثر خورنده داشته باشد.
هنگامی که رطوبت از 60% بیشتر شود، خوردگی به سرعت پیشرفت می کند. و از آنجایی که با افزایش دما، خوردگی نیز پیشرفت می‌کند، از تأسیسات در مکان‌های با رطوبت بالا باید مراقبت کنید و میزان بخار آب موجود در هوا را به دقت کنترل کنید(و اقدامات متقابلی برای آن در نظر بگیرید).

اجزای ارگانیک
پدیده نو ظهور، ساخت قطعات الکترونیکی از مواد آلی به دلیل کاهش هزینه و سهولت ساخت آنها است. متأسفانه، این مواد مسائل خاصی را در رابطه با رطوبت ایجاد می کنند. این به دلیل این واقعیت است که آنها تمایل به نفوذ آب دارند و به آرامی رطوبت را جذب می کنند تا زمانی که غلظت آب داخلی آن با هوای محیط مطابقت داشته باشد.
سطوح بیش از حد مرطوب در مواد آلی می تواند به شدت بر عملکرد و قابلیت اطمینان آنها تأثیر بگذارد.
یکی از مثال‌های بارز ترک خوردگی «پاپ کورن» است که زمانی ایجاد می‌شود که مواد آلی اشباع شده به طور ناگهانی تا دمای بالا گرم می‌شوند. سایر اثرات طولانی مدت شامل تورم اجزا است که می تواند اتصالات الکتریکی را به خطر بیندازد.

دیتا لاگر دما سنج شاوین آرنوکس مدل CA1246
برای کمک به نظارت بر رطوبت در تاسیسات خود، شاوین آرنوکس ثبات دما-رطوبت مدل CA1246 را پیشنهاد می کند. این یک تجهیز دیجیتال قابل حمل و جمع و جور است که برای سادگی و کار با یک دست طراحی شده است.
این ابزار شما را قادر می سازد تا با استفاده از نرم افزار DataView همراه آن، انواع ثبت داده را با تنظیم آسان و شهودی از رایانه انجام دهید. این تجهیز از یک NTC به عنوان سنسور دما استفاده می کند که زمان پاسخگویی عالی به تغییرات دما، تکرارپذیری خوب و قرائت دقیق را ارائه می دهد. مدل CA1246 همچنین از سنسور رطوبت نسبی خازنی پلیمری لایه نازک استفاده می کند که بازیابی عالی از رطوبت 100٪ و زمان پاسخگویی و دوام سریع را ارائه می دهد.

از دیگر نقاط بارز CA1246 موارد ذیل را میتوان بر شمرد:

• ثبت و کنترل دما، رطوبت و نقطه شبنم
• صفحه نمایش دو خطه
• واحدهای دمایی قابل انتخاب توسط کاربر (°F, °C)
• سنسور داخلی با درپوش محافظ قابل جابجایی
• اندازه گیری پارامترها با تعیین مقدار حداقل و حداکثر
• عملکرد ثابت نگه داشتن صفحه نمایش - DATA HOLD
• ضبط نقطه ای یا مداوم تا 1 میلیون اندازه گیری
• صفحه نمایش با نور پس زمینه آبی درخشان
• آلارم های قابل برنامه ریزی برای دما و رطوبت
• نرم افزار تحلیل داده
• ارتباط USB و بلوتوث
• پایه مغناطیسی
• شارژ باتری یا USB
• نرم افزار نمودارسازی و تحلیل DataView

مدل CA1246 می تواند تا 1000000 اندازه گیری را در هر کانال (4 مگابایت) ذخیره کند. داده های ضبط شده در حافظه غیر فرار ذخیره می شوند و حتی در صورت جدا شدن باتری نیز حفظ خواهند شد. این ابزار می تواند از 3 تا 98 درصد RH را با دقت 2 ± درصد RH + 1 در هنگام اندازه گیری بین 10 تا 90 درصد RH اندازه گیری کند.