Kosteusanturit ovat olosuhdevalvontasovellusten yleisimmin käytettäviä mittalaitteita. Miksi? Koska kosteusmittaus on yksi tärkeimmistä mittauksista pyrittäessä luomaan mukavaa, turvallista ja energiatehokasta ympäristöä. Kosteusantureita käytetään usein esimerkiksi ilmanvaihtoalalla, biolääketieteessä, elintarvikkeiden käsittelyssä, lääketeollisuudessa, meteorologiassa, elektroniikka-alalla, maataloudessa ja rakenteiden kunnon valvonnassa. Seuraavassa tarkastelemme hiukan nykyaikaisen kosteusanturin kehitystä kiinnittäen huomiota siihen, miten ja miksi nämä mittalaitteet ovat niin tärkeitä – ja miten Vaisalan HUMICAP^®-ratkaisut voivat auttaa sinua.

Nykyaikainen kosteusanturi ja Vaisalan kehitystyö

Kosteus määritetään vesihöyryn määränä ilmassa. Yleisimmin käytetään termiä "suhteellinen kosteus" (RH), sillä tämä suure on riippuvainen lämpötilasta. Suhteellisen kosteuden mittaamiseen on aikojen saatossa kehitetty monenlaisia menetelmiä. Varhaiset hygrometrit mittasivat fyysisiä muutoksia erilaisissa vesihöyryä absorboivissa materiaaleissa, kuten eläinten karvoissa ja paperikierukoissa. Nämä menetelmät osoittautuivat epätarkoiksi, sillä niillä oli rajallinen mittausalue ja mittavat kunnossapitovaatimukset.

Myöhemmin kehitettiin muita suhteellisen kosteuden laskentatapoja, joista osa on käytössä vielä nykyäänkin. Tällaisia ovat esimerkiksi psykrometri ja jäähdytetty peilihygrometri. Näissä menetelmissä kosteustasoja mitataan epäsuoraan höyrystymisen ja kondensaation kautta, mutta ratkaisuna ne eivät aina ole optimaalisia. Kun herkempien ja laajemmalle mittausalueelle sopivien suhteellisen kosteuden mittausmenetelmien kysyntä kasvoi sää- ja tutkimussovelluksissa, tarvittiin tarkempi ja vähemmän kunnossapitoa tarvitseva ratkaisu.   

Transistorin keksimisen jälkeen kehitettiin ensimmäiset sähköiset kosteusanturit. Ne perustuivat sähkövastuksen mittaamiseen materiaaleista, joiden vastus muuttui niiden absorboidessa vesihöyryä. Antureissa oli joitakin heikkouksia, kuten heikko stabiilius, rajallinen tarkkuus ja vaikeus vastata pieneneviin kosteustasoihin (hystereesi).

Ratkaistakseen nämä ongelmat ja parantaakseen säähavaintoteknologian luotettavuutta Vaisala kehitti maailman ensimmäisen ohutkalvopolymeeriin perustuvan kapasitiivisen kosteusanturin vuonna 1973.

Kosteusanturien toimintaperiaate

Nykyaikainen kapasitiivinen kosteusanturi koostuu polymeerista, joka reagoi ilman vesihöyryyn, sekä kahdesta elektrodista, joita on yksi polymeerin kummallakin puolella. Ilman kosteuden muuttuessa polymeeri absorboi ja vapauttaa vesihöyryä, mikä muuttaa anturin sähköistä kapasitanssia. Kapasitanssin muutoksia mitataan kahdella elektrodilla. Mittaustulos siirretään laitteeseen, joka tulkitsee lukeman ja lähettää sen edelleen muihin järjestelmiin. Tämäntyyppisen anturin toiminta on osoittautunut hyvin ennustettavaksi ja luotettavaksi myös pitkällä aikavälillä.

Kosteuden valvonta HUMICAP^®-anturilla

Vaisalan HUMICAP-anturi pystyi mittaamaan koko suhteellisen kosteuden aluetta. Se osoittautui myös erittäin stabiiliksi ja nopeaksi. Tämän teknologian ansiosta sääpallot pystyivät vastaamaan muuttuviin ilmasto-olosuhteisiin nopeasti, mikä auttoi ymmärtämään maapallon säätä ja paransi kykyämme tehdä sääennusteita.

Vuosien mittaan Vaisalan HUMICAP-kosteusantureille on löytynyt myös monia muita käyttötarkoituksia teollisuudesta, life science ‑aloilta sekä muista sovelluksista, joissa kosteusmittaukset ovat parantaneet laatua ja mukavuutta. Laadukkaaseen lämpötila-anturiin yhdistettyinä nykyaikaiset kosteusmittarit voivat laskea monenlaisia hyödyllisiä kosteuteen perustuvia muuttujia, kuten kastepistettä, entalpiaa, absoluuttista kosteutta ja pitoisuutta miljoonasosina (parts per million, ppm).

Kun Vaisalan HUMICAP-kosteusanturit yhdistetään lähettimeen tai mittalaitteeseen, ne voivat lähettää mittaustietoja ihmisille ja järjestelmille, jotka tarvitsevat niitä tärkeiden päätösten tueksi. Tarkkoja kosteusmittauksia on käytetty parantamaan olosuhteita tai prosessia käytännöllisesti katsoen kaikissa ympäristöissä, oli kyse sitten käsikäyttöisistä kosteusmittareista tai teollisuustasoisista mittapäistä ja lähettimistä.

Nykyaikaisista polymeeripohjaisista kapasitiivisista kosteusantureista on tullut valvontalaitteiden standardi koko maailmassa, ja Vaisalan HUMICAP-anturit ovat toimineet teknologian suorituskyvyn mittapuuna. Vaikka markkinoilla on useita jäljitelmiä ja mukaelmia, HUMICAP-teknologia kehittyy ja paranee jatkuvasti ja antaa edelleen käyttöön laadukkaimmat saatavilla olevat mittaustiedot.
 

Monenlaisia kosteusmittalaitteita

HUMICAP-teknologiaa on käytetty monenlaisissa mittalaitteissa. Yleisimpiä niistä ovat nykyään sisätilojen ilmanvaihtosovellusten anturit, vaikka tekniikka kehitettiinkin alun perin sääpalloja varten. Nämä anturit voidaan asentaa seinälle, ilmanvaihtokanavaan tai jääkaappiin. Myös ulkoanturit ovat yleisiä, sillä niitä käytetään jääolosuhteiden havaitsemiseen sääasemissa ja lentokoneissa.

Markkinoilla on myös monenlaisia erikoisantureita hyvin haastaviin olosuhteisiin, kuten uuneihin, ympäristötestikammioihin ja suurpaineputkistoihin. Lisäksi kosteusantureita käytetään öljyyn liuenneen veden mittaamiseen, mikä auttaa suojaaman energiainfrastruktuuria.

Myöhemmin on kehitetty myös mittalaitteita matalan kosteuden kastepistemittauksiin paine- ja hengitysilmasta. HUMICAP-teknologiaan perustuva Vaisala DRYCAP^® ‑anturi mahdollistaa mittaukset erittäin kuivissa sovelluksissa.

Maailmantaloudessa on vain harvoja osa-alueita, joilla kosteutta ei mitata tai oteta huomion. Vaisala HUMICAP ‑kosteusanturitekniikka antaa käyttöön laadukkaat, luotettavat ja tarkat tiedot, joita tarvitaan prosessien parantamiseen ja todelliseen tietoon perustuvien päätösten tekemiseen.

Saat lisätietoja lataamalla Vaisalan Kosteuden mittaamisen oppaan tai ottamalla meihin yhteyttä.