WIE FUNKTIONIERT EIN HYGROMETER

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Ein Hygrometer ist ein Messinstrument, welches die Luftfeuchtigkeit in Räumen oder in der Luft bestimmen kann.

Der Begriff Hygrometer stammt aus dem altgriechischen. Hygrós = feucht, nass und Métron = Mass, Massstab.

Mit Luftfeuchtigkeit bezeichnet man den Anteil des Wasserdampfes am Gasgemisch der Erdatmosphäre (unsere Luft) oder in Räumen. Wasser und Eis zählen nicht zur Luftfeuchtigkeit.

Das geläufigste Maß für die Luftfeuchtigkeit ist die relative Luftfeuchtigkeit, angegeben in Prozent (%).  Die Luft kann bei einer bestimmten Temperatur nur eine bestimmte Menge Wasserdampf aufnehmen (“Sättigung“);  je höher die Temperatur der Luft, umso mehr Wasserdampf kann sie aufnehmen. Bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 100% ist die Luft mit Wasserdampf gesättigt; überschüssiger Wasserdampf kondensiert zu Tröpfchen. Absolut trockene Luft (0%) kommt selbst über Wüsten mit sehr tiefer Temperatur nicht vor.

Bereits im Mittelalter wurden Messungen durchgeführt mittels Blüten von Astern und distelähnlichen Pflanzen. Diese waren jedoch sehr ungenau.

1783 erfand der Schweizer Naturforscher Horace-Bénédict de Saussure das erste Haarhygrometer.  Dazu nutzte er die Eigenschaft des menschlichen Haares, sich bei steigender Luftfeuchtigkeit auszudehnen und bei sinkender Luftfeuchtigkeit zusammen zu ziehen.  Ganz besonders geeignet sind blonde Frauenhaare, da diese sehr fein sind. Bei einer Luftfeuchtigkeitsänderung um 10% ändert sich die Haarlänge im Mittel um 0.25%. Diese Längenänderung ist nahezu temperaturunabhängig.  Mittels eines Bündels von Haaren wird über ein Hebelwerk die Ausdehnung der Haare auf eine Skala umgesetzt.

Diese Skala ist jedoch nicht linear und wird mit steigender Luftfeuchte immer geringer (mittleres Bild oben). Heute sind Hygrometer meist mit Synthetikfasern statt Echthaar gebaut und haben deshalb eine lineare Skaleneinteilung (rechtes und linkes Bild oben).

hm4Übrigens: die traditionellen Wetterhäuschen sind auch Hygrometer und sind meistens mit Pferdehaaren gebaut.

Da die Luftfeuchtigkeit in den Räumen meistens zu tief ist, trocknen die Haare aus und liefern ungenaue Ergebnisse. Deshalb wurden später weitere Messmethoden entwickelt.  Diese unterscheiden sich sowohl in der Optik als auch in den Messmethoden.

Nachfolgend sind einige genannt:

Absoptionshygrometer: diese enthalten ein wasseranziehendes, sprich hygroskopisches Material, eben z.B. wie oben beschrieben Haare, welche sich bei Feuchtigkeit ausdehnen.

Spiralhygrometer: statt Haare verwendet man mit Kunststoff beschichtete, aufgerollte Metallstreifen. Diese Messmethode ist jedoch weniger genau als mit Haaren.

Psychrometer: hierbei handelt es sich eigentlich um zwei Thermometer, wobei eines davon immer mit einem befeuchteten Mullstrumpf überzogen ist.  Durch das Verdunsten wird dem befeuchteten Thermometer Wärme entzogen. Dieses zeigt daher immer eine niedrigere Temperatur als das trockene Thermometer. Über die Temperaturdifferenz lässt sich die relative Luftfeuchtigkeit bestimmen.

Taupunktspiegelhygrometer: eine metallisch verspiegelte Oberfläche wird bis zum Erreichen der sogenannten Kondensationstemperatur abgekühlt. Wenn sich nun das Wasser auf dem Spiegel niederschlägt, wird die Reflexion des Spiegels beeinträchtigt. Über eine Leuchtdiode, die den Spiegel beleuchtet, wird der reflektierte Lichtstrahl von einer Photodiode aufgenommen und als elektrischer Strom weitergeleitet. Ein Referenzlichtstrahl, der der nicht durch das Wasser beeinträchtigt wird, dient in diesem Fall als Bezugsmesswert. Hieraus kann ein sehr genauer Luftfeuchtigkeitswert ermittelt werden.

Digital-Hygrometer: Hier messen Sensoren eine bestimmte hygroskopische Schicht, deren Veränderung dann ermittelt und angezeigt wird.

Hygrometer mit kapazitiven Sensoren nutzen eine hygroskopische Schicht als sogenanntes Dielektrikum zwischen den Elektroden. Bei Feuchtigkeit ändert sich die elektrische Kapazität des Sensors, die dann ausgelesen und angezeigt werden kann.

Hygrometer mit Impedanzsensoren nutzen die hygroskopische Schicht zwischen zwei Gleichstrom-Elektroden. Dabei verändert die Feuchtigkeit den ohmschen Wert des Widerstandes, der dann ausgelesen und dargestellt werden kann.

Bericht von Heidi, HB9GHK ,  9. August 2016

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