毛髮濕度計

毛髮濕度計（hair hygrometer）是台站用於記錄空氣相對濕度日變化的基本儀器。它是由脫脂處理後的人發作為感應元件, 與一組特殊設計的傳遞放大機構和記錄部分組合而成。當空氣相對濕度變化時, 毛髮伸縮牽動傳遞放大機構通過筆尖將示值顯示在隨鐘筒轉動的記錄紙上。

基本介紹

• 中文名：毛髮濕度計
• 外文名：hair hygrometer 
• 作用：用於記錄空氣相對濕度日變化
• 發明者：HB.Saussure
• 記錄範圍：0～100%相對濕度
• 特點：構造簡單，使用方便

簡介

毛髮濕度計是當前氣象台站測定空氣濕度的基本儀器，是以一束毛髮作為感應元件而能自動連續記錄相對濕度隨時間變化的儀器。在氣溫為0 ～ 30℃和相對濕度為20% ～ 80%的條件下, 其測量精度較好。1783年， 世界上第一台毛髮濕度計由瑞士人HB.Saussure製造。

背景介紹

在計量法中規定,濕度定義為"物象狀態的量"。日常生活中所指的濕度為相對濕度，用RH%表示。總言之，即氣體中(通常為空氣中)所含水蒸氣量(水蒸氣壓)與其空氣相同情況下飽和水蒸氣量(飽和水蒸氣壓)的百分比。

空氣濕度是反映空氣中水汽含量的多少或潮濕程度的物理量，它是基本的氣象要素之一，測量空氣濕度的方法主要有熱力學方法測濕、吸濕性物質尺度變化測濕、電學方法測濕、光學及微波方法測濕、凝結法測濕、稱重法測濕等。

吸濕性物質尺度變化測濕採用毛髮、腸膜等吸濕性有機物質作為測濕元件，利用其吸濕後長度或體積的變化來測量空氣濕度，此類儀器主要有毛髮濕度表、毛髮濕度計等。

工作原理及構造

原理

毛髮濕度計的基本原理是毛髮孔隙吸附水蒸氣而引起毛髮長度的變化，毛髮孔隙及其孔隙表面對水蒸氣分子的吸附情況決定其特性好壞。人的毛髮經脫脂處理後，表面貫穿著許多微孔，這些微孔吸附了周圍環境中的水蒸氣，在微孔中形成彎月面並產生表面張力。當空氣中的水汽達到飽和時，彎月面表面張力達到最大，毛髮伸長到最大位置；隨著空氣中水蒸氣的蒸發，相對濕度降低，一部分水從毛孔中蒸發，毛孔中的彎月面變成凹形， 表面張力縱向分力減少，毛髮就收縮。空氣濕度的變化引起微孔彈性壁的形變，形成毛髮長度的變化。毛髮濕度計就是利用毛髮的長度隨相對濕度的改變而變化來測定空氣的相對濕度。

結構特徵

（1）毛髮濕度計以毛髮為濕度感應元件，利用其隨空氣相對濕度高低而改變其長度的特性，通過傳動放大機構，帶動記錄筆尖在記錄紙上作出相對濕度的記錄曲線；儀器的傳動放大機構系利用槓桿原理，其中有弧片形的傳動系統可將原為非線性的位移量，轉變為線性的位移量，使記錄筆尖記錄時能適應等分分格的記錄紙，傳動放大機構中有調節放大倍數的螺釘，在儀器的支架上有調節筆尖基點位置的螺套。

（2）毛髮濕度計採用鐘簡式走紙機構，鐘簡用以發條為動力的鐘機驅動，儀器底座上有筆檔機構可撥動記錄筆尖離開記錄紙面，儀器底座的側牆上還裝有時間記號按鈕，可使筆尖在記錄紙上做出時間的記號。

技術指標

1、測量範圍：30%～100RH相對濕度；

2、記錄範圍：0～100%相對濕度；

3、最小分格：1%相對濕度

4、鐘簡轉一周時間：日記為26小時，周記為176小時；

5、鐘簡走時誤差：日記型為±5min（24h）；周記型為±30min（168h）；

6、尺寸：310×210×180mm；

7、重量：4kg。

使用方法

濕度計的觀測整理

每天02:00、08:00、14:00和20:00 人工4 次定時觀測,或分3次觀察, 即在08:00、14:00和20:00, 根據筆尖在自記紙上的位置讀數, 記入觀測本相應欄, 並做時間記號,方法與氣壓計相同, 換自記紙的方法也同氣壓計一樣。讀數時,若濕度計筆尖超出自記紙下沿(0%), 但未靠著鐘筒的底沿;或筆尖超出自記紙上沿(100%), 但未超出自記紙,則按外延法讀數, 並進行訂正;若筆尖已抵靠鐘筒底沿或超出自記紙上沿,除按外延法讀數並進行訂正外,還需在備註欄中註明, 訂正後的值>100時,記為100;<0時,記為0。在一日中(20:00 ～ 20:00)發現實測值與觀測值差值大於10%時,在20:00觀測後必須對筆尖進行調整, 將筆尖調整到相應的位置上。

日最小相對濕度的挑選

(1)在日(20:00 ～ 20:00)自記跡線中的最低處, 標出箭頭並讀數。

(2)進行儀器差的訂正,方法同氣壓自記記錄, 但冬季用濕度計讀數(經訂正圖訂正)作為定時觀測的相對濕度正式記錄時,該月的最小相對濕度也用訂正圖訂正求得。

(3)若經訂正後的最小相對濕度仍大於該日某次定時記錄時, 應直接挑選該定時記錄作為日最小相對濕度。

(4)若訂正後的最小相對濕度<0時, 記為0。

誤差分析

誤差產生的原因如下：

（1）感應變化滯後

毛髮感應濕度變化的滯後性隨溫度的降低、濕度的減小而增大。當毛髮在相對濕度<30%的空氣中擱置時間長, 會發生癱瘓現象(失去感應濕度變化的特性),這時應放在濕度飽和空氣中,才能逐漸恢復正常感應濕度能力。

（2）零位易改變

由於各種已知和未知的原因, 毛髮濕度計的零位很易改變。最常見的原因之一是作用於毛髮束的力超過容許限度。

（3）灰塵影響

積存在毛髮上的塵土能使毛髮濕度計產生較大的誤差(有時可高達15%的相對濕度), 有的塵土還對毛髮有破壞作用。因此, 應經常定期清洗毛髮束, 從而消除或減輕誤差。

日常維護

毛髮濕度計的正確維護

（1）定期清洗毛髮束

從毛髮濕度計的誤差來源可見, 毛髮上積存塵土可造成較大的誤差, 因此應定期清洗毛髮束,消除或減輕誤差。地面氣象觀測規範規定,一般每季度清洗1次毛髮, 當有沙塵暴、揚沙等天氣影響,使毛髮束變髒時, 應及時清洗。在空氣污染較大的地區, 因空氣中存在對毛髮有破壞作用的物質,應每月定期清洗1次;在建築工地附近, 灰塵嚴重的地方, 可每半月清洗1次。

（2）清洗方法

選擇晴天、相對濕度較低的天氣, 在上午08:00後進行清洗(避免影響日極值)。將毛髮濕度計作時間記號後拿回室內, 小心用鑷子將毛髮束從小鉤上脫離, 用螺絲批將保護網罩取下, 擰下固定毛髮束支架的2個螺絲,取下毛髮束支架, 將毛髮束浸泡在含有適量酒精的蒸餾水中, 用柔軟潔淨的毛筆清洗毛髮束, 清潔乾淨後將毛髮束支架重新擰緊固定, 裝上保護網罩, 用鑷子將毛髮束復位,自然乾燥一會放回百葉箱內, 作時間記號,讓其正常運轉。

（3）調整筆位

清洗後筆位不一定準確, 可不作對比觀測和筆位調整, 但必須在該自記紙背面和值班日記內註明清潔儀器的時間。

（4）乾燥毛髮束

若當時的空氣濕度大, 自然乾燥的時間較長時, 可用風扇小檔風力吹毛髮濕度計進行人工乾燥, 後再放入百葉箱。在清洗時不要弄斷毛髮, 冬季使用毛髮濕度計測定空氣濕度,在點繪和使用訂正圖期間不能清洗。

（5）其他維護措施

①禁止用手觸摸毛髮束, 以免手上的油脂覆蓋毛髮束上的小孔, 影響感應能力。

②毛髮束及其部件上附有霧淞、冰或水滴時,應輕敲金屬架,使其脫落;或拿回室內,使其慢慢地乾燥。

③作時間記號時用力應適當,換紙時取放自記鐘應輕拿輕放。當記錄值與實測值相比較誤差較大時,應及時調整儀器筆位。

④除作時間記號和更換自記紙外,其他時間應儘可能不接觸毛髮濕度計。

⑤在日常使用過程中,應每天清潔毛髮濕度計。

⑥保存毛髮濕度計時套用鑷子將毛髮束從小鉤取下, 保持毛髮束放鬆, 用紙把毛髮束裹住, 保持毛髮束清潔, 並用線把筆桿和筆檔綁住,以免碰撞。