DE19722093A1 - Device to measure air humidity, preferably near plants or plant parts - Google Patents

Device to measure air humidity, preferably near plants or plant parts

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    • G—PHYSICS
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Abstract

The device is provided with a data detection and a data processing unit (6). The air temperature signals transmitted to the unit are measured using a dry and a non-force cooled wet thermometer, under free convection. The dry thermometer (5) directly contacts the surrounding air, and the wet thermometer (1) is continuously supplied with water across a wick (2). The temperature reduction of the surrounding air due to the vaporisation cooling can be determined, and from the two temperatures and a unit constant to be determined in a pretrial in the data detection and data evaluation unit. The water content of the air and the water vapour partial pressure are computed according to known thermodynamic equations.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung der Luftfeuchte vorzugsweise in der Nähe von Pflanzen oder Teilen von Pflanzen unter Einsatz von mindestens zwei nicht zwangsbelüfteten Temperatursensoren und einer Datenerfassungs- und Datenverarbeitungseinheit.The invention relates preferably to an arrangement for measuring the air humidity near plants or parts of plants using at least two non-ventilated temperature sensors and one data acquisition and Data processing unit.

Stand der TechnikState of the art

Es sind zahlreiche Vorrichtungen zur Messung der Luftfeuchte in der Nähe von Pflanzenteilen oder intakten Pflanzen etwa in Lagerräumen oder Gewächshäusern bekannt, die nach den verschiedensten Prinzipien arbeiten, wie Taupunkthygro­ meter, Psychrometer, Haarhygrometer, Lithiumchloridtaupunktfühler, Leitfähig­ keitshygrometer u. a.
Bekannte Vorrichtungen zur Messung der Luftfeuchte auf der Grundlage von Temperaturmessungen arbeiten nach dem psychrometrischen Prinzip. Die Tempe­ raturen an einem trockenen und einem feuchten Thermometer werden gemessen und nach bekannten thermodynamischen Beziehungen zur Luftfeuchte verrechnet, nachdem sich am feuchten Thermometer die Kühlgrenztemperatur eingestellt hat. Dazu muß die zu messende Luft mit Hilfe eines Ventilators zwangsweise am feuchten Thermometer mit einer Luftgeschwindigkeit größer als 1 Meter pro Se­ kunde vorbeigeführt werden.There are numerous devices for measuring the humidity in the vicinity of parts of plants or intact plants, for example in storage rooms or greenhouses, which work according to a wide variety of principles, such as dew point hygro meters, psychrometers, hair hygrometers, lithium chloride dew point sensors, conductivity hygrometers and others
Known devices for measuring the air humidity on the basis of temperature measurements work according to the psychrometric principle. The temperatures at a dry and a wet thermometer are measured and calculated according to known thermodynamic relationships to the air humidity after the cooling limit temperature has been set at the wet thermometer. For this purpose, the air to be measured must be forced past a moist thermometer with an air speed greater than 1 meter per second using a fan.

Durch die zwangsweise Luftführung wird der Wärme- und Stoffaustausch zwi­ schen der umgebenden Luft und der Pflanze beeinflußt, weil die Pflanze/das Pflanzenteil auf erhöhte Luftgeschwindigkeit mit erhöhter Transpiration reagiert und somit die Luftfeuchtemessung verfälscht. Andere Meßprinzipien, die ohne Zwangsluftbewegung arbeiten, sind gerade in dem für Pflanzen wichtigen Hoch­ feuchtebereich verhältnismäßig ungenau und/oder für die Meßaufgabe sehr teuer. Due to the forced air flow, the heat and material exchange between affecting the surrounding air and the plant because the plant / the Plant part responds to increased air speed with increased perspiration and thus falsifies the air humidity measurement. Other measuring principles without Working forced air movements are particularly high in plants humidity range relatively imprecise and / or very expensive for the measurement task.  

Ziel der ErfindungAim of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zur Messung der Luft­ feuchte vorzugsweise in der Umgebungsluft von Pflanzen auf der Grundlage von ausschließlich Temperatursensoren, die nicht zwangsbelüftet werden, und einer Datenerfassungs- und Datenverarbeitungseinheit zu entwickeln, so daß zusätzlich über bekannte thermodynamische Beziehungen der Wasserdampfpartialdruck, die treibende Kraft für die Transpiration der Pflanzen, und andere Luftzustandsgrö­ ßen berechnet werden können.The aim of the invention is an arrangement for measuring the air preferably in the ambient air of plants based on only temperature sensors, which are not forced ventilation, and one To develop data acquisition and data processing unit, so that in addition about known thermodynamic relationships of water vapor partial pressure, the driving force for the transpiration of the plants, and other air condition size can be calculated.

Erfindungsgemäß wird das erreicht, indem die auf die Datenerfassungs- und Da­ tenverarbeitungseinheit aufgeschalteten Lufttemperaturen an einem trockenen und einem nicht zwangsbelüfteten, feuchten Thermometer bei freier Konvektion ge­ messen werden, wobei ein trockenes Thermometer direkt die Umgebungsluft er­ faßt und das nicht zwangsbelüftete, feuchte Thermometer über einen Docht kon­ tinuierlich mit Wasser versorgt wird, so daß dadurch die Temperaturerniedrigung der Umgebungsluft infolge der Verdunstungskühlung erfaßt werden kann, und aus den zwei Temperaturen und einer in Vorversuchen zu bestimmenden Geräte­ konstante die relative Luftfeuchte, der Wassergehalt der Luft und der Wasser­ dampfpartialdruck nach bekannten thermodynamischen Beziehungen berechnet werden.According to the invention this is achieved by the data acquisition and data processing unit switched on air temperatures on a dry and a non-ventilated, moist thermometer with free convection be measured, using a dry thermometer directly the ambient air summarizes and the non-ventilated, moist thermometer over a wick is continuously supplied with water, so that the temperature drop the ambient air due to evaporative cooling can be detected, and from the two temperatures and one device to be determined in preliminary tests constant the relative humidity, the water content of the air and the water vapor partial pressure calculated according to known thermodynamic relationships will.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die von der Form, der Oberflächenbeschaffenheit und den Abmessungen der Anordnung abhängige Ge­ rätekonstante dem Wert des Verhältnisses der Enthalpiedifferenz zwischen der Umgebungsluft und der wassergesättigten Luft am Meßort bezogen auf die zuge­ hörigen Wassergehaltsdifferenzen entspricht.Another feature of the invention is that the shape, the Surface quality and the dimensions of the arrangement dependent Ge rate constant the value of the ratio of the enthalpy difference between the Ambient air and the water-saturated air at the measuring location based on the supplied corresponding water content differences.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß die Form, die Oberflächenbeschaf­ fenheit und die Abmessungen der Anordnung so gestaltet sein können, daß sie ähnlich wie eine Pflanze oder ein Pflanzenteil auf Störungen der freien Konvekti­ on wie Überlagerung durch Zwangsluftbewegung oder Strahlung mit veränderter Transpiration reagiert.Another feature of the invention is that the shape, surface finish fenheit and the dimensions of the arrangement can be designed so that they similar to a plant or part of a plant for disorders of free convecti on such as superimposition by forced air movement or radiation with changed Perspiration responds.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß Störgrößen wie Überlagerung durch Zwangsluftbewegung oder Strahlung durch Hinzufügen eines zweiten Feucht­ thermometers mit einer anderen Gerätekonstante, die durch konstruktive Maß­ nahmen wie veränderte Form, Oberflächenbeschaffenheit und/oder Abmessungen erreicht wird, erfaßt und eliminiert werden können.Another feature of the invention is that disturbances such as superimposition Forced air movement or radiation by adding a second damp thermometers with a different device constant due to constructive measure such as changed shape, surface quality and / or dimensions achieved, can be detected and eliminated.

AusführungsbeispielEmbodiment

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen (A) und (B) zeigen die Vorrichtung zur Realisierung der Messungen in nichtmaßstabsgerechter, schematischer Darstel­ lung und die Darstellung des Prozesses im MOLLIER-h,x-Diagramm.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment will. The associated drawings (A) and (B) show the device for Realization of the measurements in a schematic representation not to scale and the representation of the process in the MOLLIER-h, x-diagram.

Das Ausführungsbeispiel beschreibt eine Verdunstungsmeßzelle für Meßaufgaben bei freier Konvektion ohne Störeinflüsse, wie Zwangsluftströmung oder Strah­ lung.The exemplary embodiment describes an evaporation measuring cell for measuring tasks with free convection without interference, such as forced air flow or jet lung.

Ein Widerstandsthermometer, Thermoelement oder Thermistor (1) wird zur Mes­ sung der Feuchttemperatur (t1) über einen Docht (2) kontinuierlich mit Wasser aus einem kleinen Vorratsbehältnis (3) versorgt. Der Sensor ist der freien Kon­ vektion ausgesetzt und wird nicht zwangsbelüftet. Sensor und Docht befinden sich in einem nur gegen mechanische Einflüsse geschützten Gehäuse (4). Die bei freier Konvektion von der feuchten Dochtoberfläche pro Zeiteinheit verdunstende Wassermenge ist von der Wasserdampfpartialdruckdifferenz zwischen der gesät­ tigten Luft unmittelbar am Docht und der unbeeinflußten Umgebungsluft, dem Grenzschichtwiderstand für freie Konvektion und der Dochtfläche abhängig. Durch die Verdunstung des Wassers wird eine Temperaturabsenkung am feuch­ ten Sensor bewirkt.A resistance thermometer, thermocouple or thermistor ( 1 ) is continuously supplied with water from a small storage container ( 3 ) to measure the wet temperature (t 1 ) via a wick ( 2 ). The sensor is exposed to free convection and is not forced-ventilated. The sensor and wick are in a housing that is only protected against mechanical influences ( 4 ). The amount of water evaporating in free convection from the moist wick surface per unit of time depends on the water vapor partial pressure difference between the saturated air directly at the wick and the unaffected ambient air, the boundary layer resistance for free convection and the wick area. Evaporation of the water causes the temperature on the damp sensor to drop.

Das Gehäuse ist konstruktiv so gestaltet, daß ein möglichst geringer Grenz­ schichtwiderstand, den der Wasserdampf bei Verdunstung von der feuchten Dochtoberfläche in die vom Meßgerät unbeeinflußte Umgebungsluft überwinden muß, entsteht.The housing is designed so that the lowest possible limit layer resistance, which the water vapor evaporates from the damp Overcome the wick surface in the ambient air unaffected by the measuring device must, arises.

In ausreichender Entfernung von der Feuchtquelle ist ein zweiter Temperatursen­ sor (5) angeordnet, der die trockene Lufttemperatur (t5) erfaßt. Die beiden Tem­ peratursensoren sind auf eine Datenerfassungseinheit (6) aufgeschalten, in der auch die Verrechnung der Temperaturwerte zu relativer Luftfeuchte (rF5), Was­ sergehalt der Luft (x5) und Wasserdampfpartialdruck (p5) vorgenommen werden kann. Die Berechnung erfolgt auf der Grundlage bekannter thermodynamischer Beziehungen für feuchte Luft unter Zuhilfenahme der in Vorversuchen bestimm­ ten Gerätekonstante. Sie läßt sich anschaulich im MOLLIER-h,x- Diagramm darstellen. Der Luftzustand auf der Sättigungslinie wird mit dem feuchten Ther­ mometer (t1) gemessen. Die Neigung der Geraden dh/dx=const., die der in Vor­ versuchen ermittelten, nur von den konstruktiven Gegebenheiten abhängigen Ge­ rätekonstante entspricht, wird in diesen Luftzustand verschoben. Im Schnittpunkt der Geraden dh/dx mit der trockenen Lufttemperatur (t5) liegt der gesuchte Luft­ zustand, der auch rechnerisch bestimmt werden kann. Wenn mindestens zwei Zustandsgrößen oder eine Zustandsgröße und die Richtung der Zustandsänderung bekannt sind, können alle anderen interessierenden Zustandsgrößen, im vorlie­ genden Fall die relative Luftfeuchte (rF5), der Wassergehalt der Luft (x5) und der Wasserdampfpartialdruck (p5) errechnet werden.At a sufficient distance from the moisture source, a second Temperatursen sensor ( 5 ) is arranged, which detects the dry air temperature (t 5 ). The two temperature sensors are connected to a data acquisition unit ( 6 ), in which the temperature values can be calculated in relation to relative air humidity (RH 5 ), what is the air content (x 5 ) and water vapor partial pressure (p 5 ). The calculation is based on known thermodynamic relationships for moist air with the aid of the device constant determined in preliminary tests. It can be clearly illustrated in the MOLLIER-h, x diagram. The air condition on the saturation line is measured with the moist thermometer (t 1 ). The inclination of the straight line dh / dx = const., Which corresponds to the device constant determined in previous tests, which depends only on the structural conditions, is shifted to this air condition. At the point of intersection of the straight line dh / dx with the dry air temperature (t 5 ) is the desired air condition, which can also be determined by calculation. If at least two state variables or one state variable and the direction of the state change are known, all other state variables of interest, in the present case the relative air humidity (RH 5 ), the water content of the air (x 5 ) and the water vapor partial pressure (P 5 ) can be calculated .

Claims (4)

1. Anordnung zur Messung der Luftfeuchte vorzugsweise in der Nähe von Pflanzen oder Teilen von Pflanzen unter Einsatz von Temperatursensoren und einer Datenerfassungs- und Datenverarbeitungseinheit, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die auf die Datenerfassungs- und Datenverarbeitungsein­ heit aufgeschalteten Lufttemperaturen an einem trockenen und einem nicht zwangsbelüfteten, feuchten Thermometer bei freier Konvektion gemessen werden, wobei ein trockenes Thermometer direkt die Umgebungsluft erfaßt und das nicht zwangsbelüftete, feuchte Thermometer über einen Docht konti­ nuierlich mit Wasser versorgt wird, so daß dadurch die Temperaturerniedri­ gung der Umgebungsluft infolge der Verdunstungskühlung erfaßt werden kann, und aus den zwei Temperaturen und einer in Vorversuchen zu bestim­ menden Gerätekonstante in der Datenerfassungs- und Datenverarbeitungsein­ heit die relative Luftfeuchte, der Wassergehalt der Luft und der Wasser­ dampfpartialdruck nach bekannten thermodynamischen Beziehungen berech­ net werden.1. Arrangement for measuring the humidity, preferably in the vicinity of plants or parts of plants using temperature sensors and a data acquisition and data processing unit, characterized in that the air temperatures applied to the data acquisition and data processing unit are at a dry and a non-forced ventilation , Moist thermometers are measured with free convection, whereby a dry thermometer directly detects the ambient air and the non-forced-ventilated, moist thermometer is continuously supplied with water via a wick, so that the temperature reduction in the ambient air due to evaporative cooling can be detected, and From the two temperatures and a device constant to be determined in preliminary tests in the data acquisition and data processing unit, the relative humidity, the water content of the air and the water vapor partial pressure according to known thermodynamic relationships calculations are calculated. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Form, der Oberflächenbeschaffenheit und den Abmessungen der Vorrichtung abhängige Gerätekonstante dem Wert des Verhältnisses der Enthalpiediffe­ renz zwischen der Umgebungsluft und der wassergesättigten Luft am Meßort bezogen auf die zugehörigen Wassergehaltsdifferenzen entspricht.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the of the Shape, surface finish and dimensions of the device dependent device constant the value of the ratio of enthalpy differences limit between the ambient air and the water-saturated air at the measuring location in relation to the associated water content differences. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form, die Oberflächenbeschaffenheit und die Abmessungen so gestaltet sein können, daß die Meßeinrichtung ähnlich wie eine Pflanze oder ein Pflanzenteil auf Störungen der freien Konvektion wie Übeilagerung durch Zwangsluftbewe­ gung oder Strahlung mit veränderter Transpiration reagiert.3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the shape that Surface quality and dimensions can be designed that the measuring device is similar to a plant or a plant part Disruption of free convection such as additional storage due to forced air movement or transpiration with radiation changes. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Störgrößen wie Überlagerung durch Zwangsluftbewegung oder Strahlung durch Hinzufügen eines zweiten Feuchtthermometers mit einer anderen Gerätekonstante, dies durch konstruktive Maßnahmen wie veränderte Form, Oberflächenbeschaf­ fenheit und/oder Abmessungen erreicht wird, erfaßt und eliminiert werden können.4. Arrangement according to claim 1, characterized in that disturbances such as Overlay by forced air movement or radiation by adding a second humidity thermometer with a different device constant, this through constructive measures such as changed shape, surface procurement openness and / or dimensions is reached, detected and eliminated can.
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