Hygrometer kalibrieren

Grundsätzliches zur Präzision und Kalibrierung

Um es vorweg zu nehmen - kein Hygrometer kann auf Dauer eine halbwegs präzise Messung der relativen Feuchte garantieren, wenn es nicht regelmäßig kalibriert wird. Bei der Kalibrierung stellt man den Zeiger des Hygrometers auf einen bestimmten Feuchtewert ein von dem man weiß, dass er gerade in unmittelbarer Umgebung des Hygrometers vorherrscht. Allerdings dürfen Sie nicht dem Trugschluss erliegen, Sie könnten mit Hausmitteln ein Hygrometer auf das Prozent genau kalibrieren. Dafür müssten Sie über mehrere Stunden absolute Temperaturkonstanz sichern. Ein Grad Temperaturschwankung bedeutet eine Änderung der rel. Feuchte von 3-4%.

Um Ihnen aber wenigstens einige Anhaltspunkte zur Kalibrierung zu geben möchte ich Ihnen einige Methoden hier vorstellen. Aber bedenken Sie: Jedes Hygrometer hat einen Messfehler an sich und egal welche Methode Sie anwenden - die bringt auch nochmal einen Fehler mit sich.

Mit einem handelsüblichen Hygrometer können Sie messen, ob sie tendenziell bei 65, 70 oder 75% rel. Feuchte liegen. Mehr können Sie nicht erwarten. Immer wieder bekomme ich Anrufe besorgter Zigarrenraucher, die ganz aufgelöst davon berichten, dass Sie mit dem elektronischen Befeuchter HYDROCASE befeuchten aber einfach nicht auf die 70% kommen. Bei 68% ist Schluss. Wenn Sie bedenken, dass der Sensor im Befeuchter einen Fehler von 1-2 % hat, das Hygrometer etwa 3-4% und dann noch Temperaturschwankungen dazukommen - dann sind 68% ein perfekter Wert.

Wenn Sie wirklich die rel. Feuchte hochpräzise messen wollen, dann können Sie das nur mit einem elektronsichen Präzisions-Hygrometer mit kapazitivem Sensor oder mittels eines Taupunktspiegels tun. Solche Hygrometer beginnen bei ca. € 200.- und für einen Taupunktspiegel müssen Sie einen vierstelligen Betrag hinlegen. Dann messen Sie aber auf ein halbes Prozent genau.

Ein solcher spiegelgekühlter Sensor arbeitet nach dem fundamentalen direkten Messprinzip. Ein kleiner polierter Edelstahlspiegel wird mit einem thermoelektrischen Peltier-Element gekühlt bis er die Taupunkttemperatur des ihn umgebenden Gases erreicht. Beim Erreichen dieser Temperatur beginnt sich Kondensat auf dem Spiegel zu bilden. Ein elektronisch-optischer Regelkreis detektiert das sich bildende Kondensat durch die Reduzierung der Lichtintensität des von der Spiegeloberfläche reflektierten Lichtes. Die Regelelektronik modulliert die Stromzufuhr zum Peltier-Element und damit die Kühlung des Spiegels direkt abhängig vom optisch detektierten Kondensat, so dass der Spiegel kontinuierlich auf der Temperatur bei der Gleichgewichtszustand zwischen Verdampfung und Kondensation vorherrscht geregelt wird. In diesem kontinuierlich regelnden Zustand, den man als Taupunkttemperatur eines Gases bezeichnet, wird die Temperatur der Spiegeloberfläche mit einem im Spiegel eingelassenen Pt100 Sensor hochgenau gemessen.

Mit diesen Taupunktspiegeln können Taupunkttemperaturen zwischen -105°C und +100°C gemessen werden. Zum Teil erfassen diese Geräte auch die Gastemperatur und den Druck, womit dann die Berechnung von vielen Feuchteparametern (RH%; ppm; g/m3; g/kg u.a.) möglich wird. Aber vergessen Sie das für den Heimgebrauch ganz schnell wieder. Wir machen das etwas "rustikaler".

 

Feuchte-Lappen-Methode

Alle 6 Monate sollten Sie Ihr Hygrometer kalibrieren. Legen Sie es dazu für etwa eine Stunde in einen feuchtnassen Lappen. Standardmäßig stellen Sie dann das Hygrometer auf 98%. Das ist eine sehr einfache Methode. Achten Sie darauf, dass der Lappen mit Hygrometer zugfrei in einem geschlossenen Raum bei konstanter Temperatur liegt.

Allerdings hat jedes Hygrometer eine eigene Meßcharakteristik und hat damit einen präzisen und einen unpräziseren Bereich. Das heißt, dass diese Methode unter Umständen zu einem verfälschten Ergebnis führt, weil man ja bei einem Wert von ca. 100% rel. Feuchte misst/kalibriert und nicht bei dem Wert, den man eigentlich präzise messen will, nämlich 65-75%.

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Salz-Methode und Feuchtenormale

Ich habe im Web ja schon die abenteuerlichsten Vorgehensweisen zur Salz-Kalibriermethode gesehen. Die meisten haben sich die Autoren wohl selbst ausgedacht. Hier eine Methode, die erstens fundiert ist und zudem auch noch sehr präzise funktioniert. Immer vorausgesetzt Sie halten die Temperatur konstant und sind richtig flott beim kalibrieren des Hygrometers.

Nehmen Sie einen großen Topf. Geben Sie so viel Wasser in den Topf, dass der Boden etwa 5mm mit Wasser bedeckt ist. Lösen Sie in dem Wasser nun so viel Kochsalz auf, bis eine gesättigte Salzlösung entstanden ist und sich kein weiteres Salz im Wasser mehr löst (pro 100ml Wasser ca. 40 Gramm Salz).

Stellen Sie in dem Topf auf den Boden ein Glas mit der Öffnung nach unten. Legen Sie das zu kalibrierende Hygrometer auf das Glas. Nun verschließen Sie den Topf mit einer Klarsichtfolie und warten gute 3-4 Stunden. Dabei ist es elementar wichtig, dass die Temperatur konstant bleibt und sich wirklich nicht verändert.

Vorausgesetzt Sie haben über 3-4 Stunden Stunden die Temperatur wirklich konstant auf einem Wert zwischen 19°C bis 21°C gehalten, dann herrschen in dem Eimer exakt 75% rel. Luftfeuchte. 

Jetzt müssen Sie ganz fix die Folie abheben und schnellstmöglich das Hygrometer kalibrieren. Wenn Sie es nicht innerhalb 5-10 Sekunden geschafft haben, den richtigen Wert einzustellen, dann beginnen Sie noch mal von vorn. Viel Spaß bei der Hektik.

Diese Methode ist zwar aufwändiger aber für den Zigarrenraucher gut geeignet, da der Kalibrierwert möglichst nah an den 70% liegt.

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Psychromter-Kalibrierungpsychrometer.jpg

Eine sehr präzise und auch noch mit vertretbarem Aufwand durchführbare Methode der Hygrometer-Kalibrierung ist die mittels einem Psychrometers. Es besteht aus zwei Thermometern, einem feuchten Baumwollstrumpf und einer Tabelle.

Das erste Thermometer misst die Temperatur der Umgebung, das zweite die sogenannte Feuchtkugeltemperatur. Dazu ist die Messspitze des Thermometers mit einem Baumwolldocht überzogen und mit destilliertem Wasser (dieses hat einen anderen Verdunstungsgrad als nicht dest. Wasser) befeuchtet. 

Durch die Verdunstungskälte sinkt am feuchten Thermometer die Temperatur, und zwar umso stärker, je trockener die Luft in der Umgebung ist. Nach kurzer Zeit (10-15 Minuten) bleibt die Temperatur am feuchten Thermometer konstant und es können die Messwerte am feuchten und trockenen Thermometer abgelesen werden. Mit diesen beiden Temperaturen kann dann über den Wasserdampfpartialdruck und eine bestimmte Konstante die rel. Feuchte ausgerechnet werden (liegt der Tabelle zugrunde).

Bei 20°C müsste bei einer relativen Luftfeuchte von 70-75% also eine Temperaturdifferenz von etwa 3-3,5°C zwischen den Thermometern zu messen sein.

Da das Messprinzip ja auf Vedunstungskälte basiert, die Verdunstung aber stärker wird, wenn Luft an der nassen Socke vorbeistreicht (man kennt das aus dem Schwimmbad: ist man nass und es geht Wind, dann frierts einen, eben weil die Verdunstung zunimmt und mehr Verdunstungskälte entsteht) muss man beachten das Hygrometer nicht im Luftstrom eines Ventilators der elektronischen Befeuchtung positioniert zu haben. Soll es dennoch im Luftstrom positioniert werden, so muss man die Ventilationsgeschwindigkeit der Luft messen (Meter/Sekunde) und diesen Korrektorfaktor, die sogenannte Psychrometerkonstante, mit einrechnen.