Проблема точного измерения влажности на грибной ферме

Точный контроль температуры и влажности в зале выращивания грибов часто вызывает много проблем. Почему это происходит?Обычно используют один их двух типов психирометров:Психрометр Августа — психрометр, используемый для измерения влажности в комнатах, где движение воздуха вызвано только естественной конвекцией. Используя этот психрометр, относительная влажность воздуха RH читается с таблицы или из психрометрической диаграммы или с помощью психрометрической формулы:где:
t_s – температура сухого термометра (nr 1),
t_m – температура влажного термометра (nr 2),
p_sm – давления насыщенного пара при температуре t_m,
p_ss – давления насыщенного пара при температуре t_s,
p_b  – давление воздуха в помещении,
A  – психрометрическая константа.Психрометр Ассмана — психрометр, который улучшает психрометр Августа, добавляя вентилятор, перемещающий воздух вокруг термометров с постоянной скоростью 2,5 м/с. Этот психрометр вместе с точными термометрами обеспечивает хорошую точность измерения. Вентилятор, принуждающий воздушный поток проходить вокруг термометров, можно питать электрическим вентилятором.

Основываясь на тестах, была установлена ​​эмпирическая картина для психрометрической константы для воздуха:Где w — скорость воздушного потока. Зависимость психрометрической константы от скорости воздушного потока показана в диаграмме ниже:Основываясь на вышеуказанных зависимостях, вы можете сформулировать советы о том, как получить точные измерения влажности с помощью психрометра:

1. Наиболее важной проблемой является точное измерение психрометрической разницы, то есть разница между температурой сухого TS и влажного TM термометров. Например:

• для t_s = 20,0°C i t_m = 19,0°C, расчетная RH составляет 90,6%,
• для t_s = 20,0°C i _tm = 19,1°C, расчетная RH составляет 91,5%,

Таким образом, изменение разности на 0,1 ° C приводит к разности измеренной относительной влажности на 0,9 % RH. У регуляторов LAB-EL внутренняя точность измерения температуры составляет 0,01 ° C, следовательно, ошибка измерения относительной влажности не должна превышать 0,2% RH.

2. Важной проблемой является обеспечение правильного смачивания фитиля вокруг влажного термометра. Используемая вода должна быть дистиллирована или кипяченая, чтобы свести к минимуму осаждение минералов и камня на фитиле, которые усложняют поступления воды. Фитиль должен быть хлопковым, хорошо смоченным в воде. Отсутствие хорошей гидратации приводит к ошибке измерения влажного термометра, поэтому фитиль следует заменять часто.
3. Другая проблема состоит в том, чтобы обеспечить стабильный воздушный поток вокруг психрометра. Для измерений в комнатах без принудительного потока скорость воздуха обычно принимается за w = 0,5 м/с, тогда психрометрическая константа составляет А = 0,000785 1/°C. Но на практике скорость движения различна. Например, для t_s = 20 ° C и t_m = 19 ° C:

• для w = 0,2 m/s — A = 0,00090 1/°C, измеренная RH составит 90,1%,
• для w = 0,5 m/s — A = 0,00078 1/°C, измеренная RH составит 90,6%,
• для w = 1 m/s — A = 0,00072 1/°C, измеренная RH составит 90,9%,
• для w = 2 m/s — A = 0,00068 1/°C, измеренная RH составит 91,1%.

Это может быть исправлено только с помощью дополнительного корпуса психрометра с вентилятором, обеспечивающим стабильную скорость воздушного потока вокруг датчиков (то есть использование психрометра Ассманна вместо психрометра Августа).

4. В электронных датчиках существует феномен самонагревания, возникающий в результате измерительного потока тока через датчик датчика, который в случае регуляторов Lab-EL составляет около 150 мкА (микроампер). Для сопротивления датчика около 12 кОм и для 20 ° C это дает эмиссию мощности на датчике около 280 мкВт (микроватт). Это может изменить результат измерения до 0,1 ° C в зависимости от скорости потока воздуха вокруг датчиков. К счастью, психрометрическая разница существенно не изменяется, потому что самонагревание вызывает повышение температуры как сухого, так и влажного термометра. Этот эффект может быть уменьшен за счет увеличения скорости потока воздуха и стабилизации его скорости с помощью вентилятора, установленного в корпусе психрометра.
5. Следует помнить, что относительная влажность RH, которая в большинстве случаев является основным критерием регулирования, сильно зависит от температуры. Например, для 20 ° C и для относительной влажности 90% снижение температуры на 0,5 ° C (до 19,5 ° C), увеличит относительную влажность до 92,8%(то есть почти на 3%!). В этом случае система регулирования влажности будет излишне сушить, хотя абсолютная влажность остается неизменной. Решение этой проблемы реализовано в регуляторах LB-762 Lab-EL. Стабилизация влажности w/g так называемой «ожидаемой влажности»( „wilgotności przewidywanej”) (окно «Аппаратные настройки», «Кондиционирование воздуха», что на практике означает регулирование вышеупомянутая влажность и регулировка влажности в независимости от временных колебаний температуры. Напротив, регулирование «текущего скользящего» („Odczytu bieżącego” ) означает правила относительной влажности со всеми ее дефектами.

6. Чтобы повысить достоверность измерения влажности, вы можете использовать опционально Lab-EL, два психрометра в каждом зале и сравнить результаты их измерения и усреднять их.
7. Чтобы защитить от сбоев вентиляторов, обеспечивающих принудительный воздушный поток в психрометре, вы можете использовать контроллеры вентилятора психрометра LB-768, предлагаемые электронными системами Lab-EL дополнительно, контролирующие правильную работу этих вентиляторов и сигнализируют о состоянии вентилятора.
8. Точность измерения влаги с помощью психрометра обычно зависит от периодической калибровки показаний датчиков, которая состоит в том, чтобы сравнить с эталонным термометром и выравнивание показаний измерений обоих датчиков температуры, включенных в психрометр. Это может быть выполнено путем размещения как датчиков психрометра, так и эталонного термометра в сосуд с водой при температуре около 20 ° C и интенсивного смешивания. Метод калибровки в регуляторах измерения температуры LAB-EL описан в инструкциях регулятора LB-762. В соответствии с тем, что указано в пункте 1, разница в показаниях между двумя датчиками психрометра на 0,1 ° C может привести к ошибке измерения относительной влажности 0,9%, поэтому следует уделять особое внимание выравниванию их показаний.
9. Психрометры работают в сложных условиях высокой влажности и часто высокой температуры, особенно если проводится пропарка, что вызывает их естественный износ и ухудшение измерений. Следовательно, может быть необходимо периодически обменять психрометр каждые несколько лет. Также рекомендуется заменить психрометр на модель LB-767CT на улучшенную конструкцию (доступную с середины 2019 года), при условии, что эксплуатируемая версия в настоящее время составляет LB-767CN. При замене психрометров вы также должны обратить внимание на выбор правильного типа зонда, которая влияет на измерительные характеристиками датчиков термометров (TK для LB-767CT и LB-767AT, или TN для LB-767CN и LB-767AN).

10.  На практике вы часто можете найти попытку заменить градусники психрометра, не заменив весь кабель, соединяющий психрометр с регулятором. К сожалению, кабель также может быть испорчен и должен быть заменен каждые несколько лет. Однако в случае решения заменить только градусник, особое внимание следует уделять надлежащей изоляции кабелей и выполнению жесткой изоляции соединений отдельно для каждого кабеля и для всего кабеля с помощью правильно выбранных теплоусадочных трубок, потому что вода в подключении вызывает утечки тока и искажает измерение температуры. Например, не рекомендуется устанавливать соединения с использованием неизолированных разъемов WAGE, как показано на фото ниже. Кроме того, если в емкости с водой психрометра вы видите зеленые водоросли, это показывает, что он не содержится в чистоте.

11. И, наконец, самая важная проблема: если мы используем психометр без коробки, подвешенным (как на фотографии выше) под полкой с землей, то с высокой вероятностью можно предположить, что с полки над психрометром капает вода во время полива, в результате которого датчик сухого термометра не является сухим, а измерение температуры и влажности полностью бессмысленно.12. Был проведен сравнительный тест психрометров без коробки с психрометром, помещенным в короб с принудительной вентиляцией (так называемый психрометр Ассмана). Оба психрометра были одного и того же типа LB-767CT, корпуса LB-764M, измерения проводились в комнате в условиях около 44% RH и 27 ° C, оба психрометра были прикреплены к лабораторному регулятору LB-762.

Оба психрометра были откалиброваны в сосуде с водой с эталонным термометром LB-565 с точностью 0,02 ° C. Между 720 и 1100 секундой психрометры были извлечены из воды и помещены в испытательные позиции, а их контейнеры были заполнены дистиллированной водой. На 1110 секунде циркуляция воздуха была включена в коробке одного психрометра. Стабилизация измерения психрометра в корпусе с помощью принудительной вентиляции произошла около 1700 секунды, в то время как стабилизация измерения психрометра без корпуса заняла около 6000 секунд. И даже после этого с ошибка измерения психрометра без корпуса составила примерно 10% и температуры 0,5 ° C, которую вы можете увидеть в диаграммах, прикрепленных ниже.

Вывод: психрометр без корпуса имеет высокую задержку результатов измерения и большую ошибку измерения, поэтому он не подходит для точного измерения и регулировки микроклимата на ферме по выращиванию грибов. Хорошие результаты и хорошее регулирование будут возможны только с психрометром в коробке с принудительной вентиляцией.

Подводя итог:

• Психрометр в корпусе с вентилятором постоянного потока воздуха значительно улучшает скорость, точность и стабильность измерения и защищает сухой термометр от смачивания,
• Использование правил абсолютной влажности уменьшает колебания влажности
• Психрометры могут требовать периодической замены новыми.