湿度观测shidu guancemeasurement of atmospheric humidity

对空气中的水汽压和相对湿度的观测。测定空气湿度用湿度表和湿度计。中国常规观测用的湿度表为干湿球温度表和毛发湿度表， 湿度计为毛发湿度计。
简史 中国汉代已有利用吸湿性的炭来测空气湿度的记载(东汉高诱注《淮南子·说山训》：“燥故炭轻，湿故炭重”)。有机物质随湿度大小而伸缩的特性在东汉王充《论衡·变动篇》中就曾提到(“天且雨……琴弦缓”)。毛发湿度表则是瑞士Н.В.德索敍尔在1783年第一个制造出来的。沿用至今的干湿球温度表测湿法是英国J.莱斯利在1799年首先用于观测的。
测湿方法 测湿方法种类繁多，主要类型及其代表仪器如表1。

表1 测量空气湿度的一些主要仪器及其性能

测定方法或效应	仪 器 举 例	测 定 原 理	有效测量范围	精 确 度	输出（示度）
吸收水汽法	绝对法测湿装置	测量被干燥剂吸收的水汽重量	0.2～30g/kg	0.1%	质量和体积
蒸发冷却效应	干湿球温度表	测量湿球温度表的蒸发降温	5%～100%	人工通风可达2%	温度
有机物质 吸湿胀缩效应	毛发湿度表	测量毛发的伸缩量	20%～100%	3%～5%	形变位移
吸收或吸附水 汽影响电参量法	氯化锂电阻式湿度表	测定溶液蒸汽平衡时的电阻	7%～98%	1.5%	电阻
	氯化锂露点式湿度表	电测氯化锂饱和溶液的平衡温度	露点-30～100℃	±1.5℃	温度
	湿敏电容	测聚合物电解质薄膜的电容	0～100%	2%	电容（或电压）
	碳素湿度表	测碳粒进入薄膜伸缩引起电阻变化	10%～100%	5%	电阻
	氧化铝湿度表	测量氧化铝薄膜的电容	25%～85%	5%	电容（或电压）
降温凝结效应	露点仪	测定露（霜）形成时的温度	-51～49℃	±0.5℃	温度
辐射衰减效应	红外湿度表	测定红外辐射的吸收衰减作用	-45～20℃	0.5～3℃	红外辐射量
	紫外湿度表	测定紫外辐射的吸收衰减作用	-55～40℃	0.1～0.7℃	紫外辐射量
	微波湿度表	测定微波频率段的折射指数	-55～40℃	0.1～0.7℃	微波频率

干湿球温度表测湿法 干湿球温度表是用两支相同的温度表其中一支包以洁净的纱布，用蒸馏水湿润作为湿球，其示度为湿球温度t′，另一支干球温度表测定气温t，由t及t′的值来查算湿度。由于湿球上水分蒸发，消耗潜热而降温，使t′≤t，在一定温度下，蒸发强度决定于空气中水汽含量距饱和的程度（即饱和差）。饱和差愈大，湿球温度表上发生的蒸发也愈强。根据物体蒸发耗热原理可推得测湿公式为：

e=E′-A p(t-t′)

式中 A为测湿系数；e为实有水汽压；E′为蒸发面即湿球温度下的饱和水汽压； p为大气压。这就是观测湿度时据以查算湿度（水汽压）的干湿球温度表测湿公式，由于饱和水汽压随温度降低急剧减少， 因此，在低温时用干湿球表测湿的相对误差就急剧增大。表示当湿球温度的读数假定有±0.5℃的误差时，在不同温度下测出的相对湿度的误差值，如表2。

表2 不同温度下用干湿表测湿的相对湿度误差

气 温/℃	-25	-15	-5	5	15
△t'=0.5℃时相对湿度的误差/%	44	20	11	7	2

又由于A值与当时的风速及湿球球部的形状等有关，因此，当球部形状一定时，A值基本上随风速v而变。百叶箱自然通风是随时变化的，因而若取固定的A值查算湿度势必在一般情况下带来不同程度的测湿误差。减小这个误差的措施主要采取人工维持定常的风速。为此目的而设计的仪器如阿斯曼通风干湿表取v=2.0米/秒，中国设计的百叶箱通风干湿表(图1)取v=3.0～3.5米/秒，并各有相应的查算表查取湿度。百叶箱通风干湿表与阿斯曼通风干湿表主要差异在于抽风出气口放在温度表球部的下方，即通过电动机套筒向箱底外排气。其测量标准见标准通风干湿表。

图1 百叶箱通风干湿表

毛发测湿法 利用脱脂毛发的长度随湿度增加而增长的效应(其它有机物质如肠膜、皮革等也有类似的特性) 来测定相对湿度。由于毛发长度随湿度的变化不是线性的。需设法转换成线性的。按照转换成线性的方式， 可分为毛发湿度表(图2)和毛发湿度计(图3)两种。❶毛发湿度表是将示度的刻度标成非线性的， 其构造是用脱脂人发固定在框架上， 上端的调节螺旋用以调节毛发表示度的零点， 下端通过传递杠杆传动指针。
❷毛发湿度计则是通过曲臂杠杆的放缩将示度转换成线性的。其感应部分是一束脱脂人发，毛发长度随湿度的变化引起杠杆系统绕轴转动， 轴上装一弧状曲臂借平衡锤与另一轴上的弧状曲臂成活动的接触状态并带动笔杆位移。适当选择两个弧片的曲率， 就可以使笔尖示度和相对湿度成线性关系。缺点是机械摩擦较大，不官用于要求响应速度快的湿度测量中。

图 2 毛发湿度表

图 3 毛发湿度计

一般说， 毛发测湿精度较低。因此规定只在气温低于-10℃或其它不宜于用干湿表进行测定的时候用它来测湿。但在甚低温(低于-20℃)或甚低湿 (小于20%) 时毛发的滞后显著加大， 也严重地影响测湿的精度。
存在问题 主要问题是： 一些传统的方法(表1前三种)测量精度不高， 特别是在低温低湿时更为严重；而另一些方法或器件(表1后三种), 虽精度较高、量程较宽， 但或不简便实用或元件不稳定， 用于业务观测都还存在一定的局限 (见空气湿度、湿度测定仪器)。