1 Описание приборов для измерения показателей микроклимата
1.1 Измерение температуры
Термометры спиртовые и ртутные
Достоинством ртутных термометров является большая точность, т.к. при температурах выше 0°С ртуть расширяется равномерно, а спирт не равномерно.
Поэтому, при исследованиях микроклимата производственных помещений необходимо пользоваться ртутным термометром, а спиртовые рассматривать как вспомогательные и как приборы бытового назначения.
Парный термометр
Обыкновенные термометры не могут показать истинное значение температуры воздуха в условиях теплового облучения, т.к. их резервуары могут нагреваться не только окружающим воздухом, но и за счет инфракрасной радиации источника тепла. Поэтому, в таких условиях (прямое солнечное облучение, наличие расположенных вблизи отопительных устройств, горячих трубопроводов, мощных радиопередающих устройств и т.п.) используются парные термометры.
Парный термометр представляет собой два одинаковых ртутных термометра на общем основании. Резервуар одного из них (обычно левый) посеребрен, а другого зачерчен. В результате поверхность второго поглощает (рисунок 1).
Истинное
значение температуры воздуха находится
по формуле:
tB = tc-K(t4-tc), (1)
где: tB- истинная температура воздуха, °С; tc- показание посеребренного термометра; tq - показание зачерненного термометра;
К — константа данного экземпляра парного термометра, указываемая в его паспорте или на самом приборе.
Установившиеся показания термометров этого прибора наступают, примерно, через 5-7 минут после вывешивания его на данном месте
1.2 Измерение влажности воздуха
Влажность воздуха характеризуется различными величинами.
В производственной санитарии и гигиене труда используется относительная влажность воздуха - отношение фактического количества паров воды в воздухе при данной температуре (Д) к количеству водяного пара, насыщающего воздух при этой температуре (До), в процентах.
Для измерения относительной влажности используются приборы -психрометры и гигрометры.
Аспирационный психрометр МВ-4-2М
Психрометр аспирационный служит для измерения влажности и температуры воздуха в стационарных и походных условиях.
Прибор состоит из двух одинаковых ртутных термометров 1, 2 (рисунок 2), закрепленных в специальной оправе, имеющей заводной механизм с вентилятором, протягивающим воздух около резервуаров термометров.
Резервуары термометров помещены в двойную трубчатую защиту 12 с воздушным зазором между трубками. Двойная трубчатая защита предохраняет резервуары термометров от нагревания солнцем, для чего наружная поверхность трубок тщательно полируется и никелируется. Сами трубки изолированы между собой изоляционными кольцами.
Трубки 12 соединены с пластмассовым тройником воздухопроводной трубки 11, на верхнем конце которой укреплена аспирационная головка 6. Аспирационная головка состоит из заводного механизма и вентилятора, закрытых колпаком 8. Пружина заводного механизма заводится ключом 3.
Термометры защищены с боков от механических повреждений металлическими планками 4.
1 - термометр ртутный сухой, 2 — термометр ртутный увлажненный, 3 -ключ, 4 - металлические планки, 5 - прорези, 6 - аспирационная головка, 7 — стержень, 8 - колпак, 9 - щиток, 10 - резиновая груша с пипеткой, 11 -воздухопроводная трубка, 12 - трубки.
Рисунок 2
Резервуар правого термометра обернут батистом в один слой и перед работой смачивается чистой дистиллированной, дождевой или снеговой водой при помощи резиновой груши с пипеткой 10.
Для подвешивания прибора имеется стержень 7, один конец которого оканчивается винбтовой нарезкой, а другой - крючком с прорезью. Стержень ввинчивают горизонтально в деревянный столб и на него навешивают прибор.
К прибору прилагается щиток 9 для защиты вентилятора от сильного ветра.
Психрометр с принадлежностями укладывают в футляр.
Работа прибора происходит следующим образом: вращением вентилятора в прибор всасывается воздух, который, обтекая резервуары термометров, проходит по воздухопроводной трубке к вентилятору и выбрасывается им наружу через прорези 5. Благодаря протеканию потоков воздуха против резервуаров термометров сухой термометр будет показывать температуру этого потока, а показания смоченного термометра будут меньше, так как он будет охлаждаться вследствие охлаждения воды с поверхности батиста, облегающего его резервуар.
Влажность воздуха определяется по показаниям сухого и смоченного термометров по специальным психрометрическим таблицам или психрометрическому графику, а температура воздуха - по показанию сухого термометра.
Диапазон измерения относительной влажности воздуха при температуре от 5до40°С,%-от10до50.
Диапазон измерения температурывоздуха,°С - от -25 до +50.
Более высокая точность измерения психрометра по сравнению с гигрометром типа ВИТ достигается за счет следующих конструктивных особенностей:
• Применение только ртутных термометров высокой точности.
Экранирование резервуаров термометров от внешнего тепловогооблучения двойными металлическими гильзами с зеркальной наружной поверхностью внешней гильзы, обладающей большой отражающей способностью.
Размещение резервуаров термометров в воздуховодных каналах, через которые вентилятором, установленным в верхней части психрометра, просасывается воздух с постоянной скоростью 4м/с. Вентилятор вращается пружинным заводным механизмом или электромотором. Размещение термометров в потоке воздуха такой скорости сокращает время экспозиции психрометра до 4-5 минут.
Гигрометр
Гигрометр - психометрический типа ВИТ представляет собой прибор, собранный на основании из фенопласта или другого материала. К основанию крепятся два термометра со шкалой, психрометрическая таблица, стеклянный питатель, заполняемый дистиллированной водой. Один термометр увлажняется водой из питателя с помощью фитиля из батиста или шифона.
Метод измерения основан на зависимости между влажностью воздуха и психрометрической разностью - разностью показаний "сухого" и "увлажненного" термометров, находящихся в термодинамическом равновесии с окружающей средой. Сняв показания термометров и введя поправки в их показания, таблице. Минимальное время выдержки гигрометра в измеряемой среде - 30 минут.
Для измерения относительной влажности используются те же стрелочные гигрометры, непосредственно показывающие относительную влажность воздуха в процентах.
Гигрометры бывают волосные и пленочные. В качестве датчиков в волосных гигрометрах используют обезжиренный человеческий волос, а в пленочных - органические пленки. Свойством их является изменять свои размеры при изменении влажности воздуха.
Через передаточный механизм деформации волоса или пленки передаются стрелке, показывающей влажность по шкале, отградуированной в процентах. Портативный измеритель влажности и температуры ИВТМ-7 Измеритель влажности и температуры (термогигрометр) предназначен для измерения относительной влажности и температуры в неагрессивных газовых средах.
Прибор предназначен для использования в различных отраслях народного хозяйства и в быту для оперативного контроля параметров микроклимата.
Рисунок-3 Функциональная схема прибора ИВТМ-7МК Устройство и принцип работы.
В качестве чувствительного элемента измерителя температуры используется пленочный терморезистор, выполненный из никеля. Чувствительным элементом измерителя относительной влажности является емкостной датчик с изменяющейся диэлектрической проницаемостью.
Принцип работы прибора основан на преобразовании емкости датчика влажности и сопротивления датчика температуры в частоту с дальнейшей обработкой её с помощью микроконтроллера. Микроконтроллер обрабатывает информацию, отображает ее на жидкокристаллическом индикаторе и одновременно выдаёт с помощью интерфейса R3-232 на компьютер.
Конструктивно измерительный блок представляет из себя прямоугольный корпус из полистирола, на передней панели которого расположен индикатор на жидких кристаллах, кнопки "ВЫКЛ", "РЕЖИМ" и в модификации прибора для использования его в ночное время или в темных помещениях - отдельная кнопка "ПОДСВЕТКА".
На задней панели расположена крышка батарейного отсека. В зависимости от решаемой задачи возможно различное конструктивное выполнение выносного зонда: в виде круглого металлического цилиндра, пластмассового корпуса с выступающие щупом, "штык-ножа", проточной камеры, заостренного штыря.
Функциональная схема прибора представлена на рисунке 3.
Термогигрометр может работать в одном из двух режимов: 1 - измерение температуры, 2 - измерение влажности. Переключение режимов осуществляется однократным нажатием кнопки "РЕЖИМ".
Индикация режима измерения влажности осуществляется при помощи символа "F" в правом нижнем углу индикатора, а режима измерения температуры - при помощи символа "С".
Для использования прибора в ночное время или в темных помещениях предусмотрена модификация прибора ИВТМ-7 МК с отдельной кнопкой "ПОДСВЕТКА".
Во избежание повреждения чувствительного слоя датчика влажности не рекомендуется отворачивать колпачок, закрывающий полость датчика.
При измерении относительной влажности газовой среды не допускается попадание капель влаги в полость датчиков. Однако, в некоторых случаях (например, при внесении прибора с. холода в теплое помещение) конденсация паров воды все же может возникнуть, и в этом случае показания прибора не нормируются. При этом на:индикаторе появляется знак перегрузки 1.
При измерениях температуры следует помнить, что чувствительный элемент размещается в корпусе зонда и поэтому его температура (а следовательно и показания прибора) определяется температурой корпуса зонда и временем ее установления.
При снижении напряжения батареи до 6.7 ± 0.2 на индикаторе появляется символ со знаками "±". В этом случае прибор продолжает работать еще некоторое время, однако погрешность измерения при этом возрастает и не нормируется.
Для замены элемента питания необходимо отвернуть винт, крепящий крышку батарейного отсека на задней панели, снять крышку, извлечь батарею, заменить ее с соблюдением полярности и собрать прибор.
В приборе предусмотрена возможность автоматического отключения питания через 5 ± 1 мин. после его включения, однако, при желании, прибор может быть выключен или вновь включен в любой момент при помощи кнопки "ВЫКЛ".
В приборе предусмотрена возможность подключения внешнего блока питания.
Корпус блока измерения и индикации выполнен из ударопрочного полистирола, однако неосторожное падение или вибрация зонда может привести к нарушению калибровки прибора.
1.3 Измерение скорости движения воздуха
Для измерения скорости движения воздуха используются различные приборы: анемометры, кататермометры и т.п.
Для измерения скорости движения воздуха от 0,2 до 10м/с на рабочих местах или в проемах применяются крыльчатый анемометр типа АСО-3, представляющий собой счетчик оборотов рабочего колеса крыльчатки. Перед замером записываются начальные показания счетчика. Анемометр вводится в поток воздуха таким образом, чтобы ось колеса совпадало с направлением потока. При этом крыльчатка прибора вращается вхолостую. После того как крыльчатка начнет вращаться с полной скоростью, включается одновременно счетчик оборотов и секундомер. Через 1-2 минуты счетчик и секундомер выключаются, и записывается показание счетчика. Разность показаний счетчика делится на количество секунд, по тарировочному графику анемометра, прилагаемому к прибору, определяется скоростью движения воздуха в метрах в секунду. Замеры проводятся 2 раза. При разнице замеров не более 5% результаты усредняются. При большей разнице результатов делятся третий замер.
При измерении скорости движения воздуха в отверстии или проеме площадью до 2м2 анемометр медленно равномерно перемещается по всему сечению отверстия или проема.
Для определения скорости движения воздуха от 1,0 до 20м/с применяется чашечный анемометр типа МВ-13. Методика замеров скорости движения , воздуха аналогична крыльчатому анемометру.
Индукционный анемометр. Недостатком описанных выше анемометров является необходимость дополнительного прибора - секундомера и пересчета показаний анемометра в значение скорости движения воздуха.
В настоящее время промышленность выпускают индукционные анемометры, показывающие скорость непосредственно в метрах в секунду.
Прибор представляет собой такой же датчик - рабочее колесо, на место счетного механизма в нем используется генератор, подключенный к электроизмерительному прибору, отградуированному в метрах в секунду.
Все это сконструировано и компактно собрано в виде удобного прибора.
Допустимые пределы измерения скоростей от 2 до 30м/с.
Кататермометр шаровой. Описанными выше приборами измеряются довольно большие скорости движения воздуха, выходящие за пределы допустимых для обычных производственных помещений.
Для измерения гигиенических скоростей в таких помещениях (до 1м/с) может быть использован шаровой кататермометр с пределами измерений от 0,04м/с.
Прибор представляет собой спиртовой термометр с увеличенным нижним резервуаром и расширением верхней части капилляра.
Рисунок 4- Электронный анемометр АПР-2
Малогабаритный анемометр АПР-2 предназначен для определения скорости воздушного потока при метеорологических измерениях на суше и море, в шахтах и рудниках всех категорий, а также в системах промышленной вентиляции. Рекомендуется для укомплектования лабораторий по охране труда и предприятий санэпиднадзора.
Источник питания — 4 элемента типа A316.
Особенности:
съемный измерительный преобразователь (головка с крыльчаткой);
определение средней скорости за любой интервал времени от 10 до 999с;
цифровая индикация результата замера с точностью до второго знака после запятой;
продолжительность работы без замены батареи питания не менее 700 часов;
возможность измерений в выработках большого сечения, труднодоступных местах и системах промвентиляции при выдвинутой из корпуса прибора телескопической штанге;
надежная защита измерительного преобразователя, убранного в корпус прибора вместе с телескопической штангой, в нерабочем состоянии.
Техническая характеристика Диапазон измерений, м/с от 0.2 до 20,
Погрешность, м/с, не более где V - значение ±(0.05V-0.1). скорости.