Fondements de la mesure d'humidité

Le capteur d‘humidité adéquat pour chaque application de mesure

Il existe pour mesurer l‘humidité, différents procédés usuels qui se différencient principalement par leur précision et leur aptitude aux mesures à long terme, ainsi que par le milieu à mesurer :

  • mesure capacitive d‘humidité de l‘air
  • mesure psychrométrique d‘humidité de l‘air
  • mesure hygrométrique d‘humidité de l‘air
  • détermination du point de rosée par sonde de rosée CCC
  • détermination du point de rosée par miroir de rosée

Mesure capacitive d‘humidité de l‘air

Sur les capteurs capacitifs, on dépose sur un substrat de verre une couche polymère sensible à l‘humidité entre deux couches métalliques. Par la prise d‘eau correspondant à l‘humidité relative, la constante diélectrique varie et ainsi la capacité du condensateur à couche mince. Le signal de mesure est directement proportionnel à l‘humidité relative et indépendant de la pression ambiante.

Avantage:

  • mesure sans entretien sur de longues périodes possible même aux températures négatives
  • indépendant de la pression atmosphérique, fonctionne également sous pression
  • souplesse d‘emploi du capteur

Inconvénient:

  • stabilité de long terme limitée
  • sensible à la condensation et à certains milieux agressifs

Mesure psychrométrique d‘humidité de l‘air

Les psychromètres sont des appareils de précision avec un capteur de température sec et un humide. Le capteur d‘humidité se refroidit suite à l‘évaporation, une vitesse d‘air d‘au moins 2 m/s devant être maintenue pour le refroidissement. Les valeurs d‘humidité sont calculées à partir de la différence de température (différence psychrométrique). Les formules de calcul des appareils ALMEMO® correspondent à celles de l‘ONM allemand prises à 1013 mbar. Pour les mesures de précision, une pression atmosphérique différente peut être corrigée.

Avantage:

  • pas de vieillissement du capteur, à l‘exception de la salissure de la mèche.
  • grande précision
  • d‘une grande qualité de mesure
  • s‘emploi sans problème jusqu‘à 100% hr dans tous les milieu

Inconvénient:

  • mesures à long terme limitées par la réserve d‘eau nécessitée et l‘entretien de la mèche
  • difficilement utilisable aux températures négatives et aux faibles humidités
  • dépendant de la pression atmosphérique

Mesure hygrométrique d‘humidité de l‘air

Les capteurs hygrométriques sont équipés d‘une bande de mesure s‘allongeant ou rétrécissant selon l‘humidité. La bande de mesure est constituée de nombreuses fibres individuelles (harpe de mesure) en matériau organique ou en synthétique.

Avantage:

  • technique simple et économique même en environnement crasseux
  • facile à nettoyer

Inconvénient:

  • précision limitée
  • étendue de mesure limitée
  • mesure lente, à inertie

Détermination du point de rosée

Détermination du point de rosée par sonde de rosée CCC

Le capteur de point de rosée est équipé d‘une puce de capteur intégrée (principe du point de rosée CCC selon Heinze), laquelle est montée sur un refroidisseur miniature. Un circuit de régulation est placé derrière la partie capteur, et régule le courant de fonctionnement du refroidisseur de sorte à établir un condensat défini. La température de rosée qui en résulte est mesurée directement dans le capteur et délivrée sous forme exploitable.

Avantage:

  • grande précision, fiabilité et reproductibilité
  • grande étendue de mesure

Inconvénient:

  • procédé de mesure fastidieux
  • non adapté aux mesures rapides de contrôle
  • ne peut s‘employer aux températures négatives


Détermination du point de rosée par miroir de rosée

Un miroir surveillé optiquement est monté sur un élément Peltier en cascade. Un circuit de régulation est placé derrière la partie capteur, et régule le courant de fonctionnement du refroidisseur de sorte à établir un condensat défini.
La température de rosée qui en résulte est mesurée directement dans le capteur et délivrée sous forme exploitable.

Avantage:

  • grande précision, fiabilité et reproductibilité
  • indépendant de la pression atmosphérique
  • grande étendue de mesure
  • adapté même aux températures négatives

Inconvénient:

  • procédé de mesure fastidieux
  • grande consommation de courant
  • risque de salissure

Mesure diélectrique de l‘humidité des matériaux

La mesure de l‘humidité des matériaux s‘effectue de manière indirecte, par détermination de la constante diélectrique. Celle-ci passe par la mesure de la capacité à l‘aide d‘un champ électrique haute fréquence, lequel traverse le matériau sans perturbation.

Avantage:

  • technique simple et rapide
  • mesure de contact non destructive
  • emploi possible sur de longues périodes

Inconvénient:

  • précision limitée

Mesure d‘humidité des matériaux selon le principe de la conductivité

La mesure de l‘humidité des matériaux s‘effectue de manière indirecte, par détermination de la résistance électrique, laquelle dépend du taux d‘humidité du matériau.

Avantage:

  • technique simple et rapide

Inconvénient:

  • précision limitée
  • nécessitée de piquer à cet effet
  • seulement pour de brèves mesures de contrôle
  • les valeurs mesurées dépendent de différents paramètres du matériau

Mesure d‘humidité d‘équilibre

On entend par mesure d‘humidité d‘équilibre l‘humidité relative devant régner dans l‘atmosphère ambiante afin qu‘aucun échange d‘eau ne se produise.
Tous les matériaux peuvent plus ou moins absorber de la vapeur d‘eau dans l‘air ambiant et la lui restituer également. Ils sont hygroscopiques, c‘est à dire qu‘ils s‘efforcent d‘entrer en équilibre d‘humidité avec l‘air ambiant. En fonction de la température, un équilibre se crée entre l‘air environnant et le matériau, entre l‘absorption de vapeur d‘eau et la restitution de vapeur d‘eau, vers et depuis l‘air. A chaque température et chaque humidité est donc associée une certaine teneur en eau dans le matériau, selon celui-ci (quantité d‘eau présente dans le matériau en pourcentage massique).
A l‘équilibre, la relation entre la teneur en eau et l‘humidité d‘équilibre d‘un matériau peut être représentée graphiquement par une courbe, appelée isotherme de sorption. Pour chaque valeur d‘humidité de l‘air, une isotherme de sorption indique la valeur correspondante du taux d‘humidité de ce matériau, à une température constante donnée. Si la composition ou la qualité du matériau varie, alors le comportement de sorption varie également et donc l‘isotherme de sorption. Du fait de la complexité des processus de sorption, les isothermes ne peuvent être déterminées par calcul mais doivent être enregistrées de façon expérimentale.

Humidité absolue
L‘humidité absolue indique la masse de vapeur d‘eau contenue dans 1 m3 de mélange de vapeur d‘eau et d‘air.

Enthalpie
L‘enthalpie indique la quantité de chaleur emmagasinée dans l‘air humide. Cette valeur est importante dans le calcul des puissances de refroidissement et de chauffe, p. ex. lors de la vérification des échangeurs de chaleur.

Rapport de mélange
C‘est l‘humidité absolue rapportée à 1 kg d‘air sec.

Humidité relative
L‘humidité relative indique le pourcentage d‘air saturé en vapeur d‘eau, c.-à-d. le pourcentage momentanément présent dans l‘air de la quantité maximale possible de vapeur d‘eau. Du fait de la dépendance à la température, l‘humidité relative ne peut toujours être indiquée que pour une température donnée.

Pression de vapeur saturante
L‘air ne peut toujours contenir qu‘une certaine quantité maximale de vapeur d‘eau. Celle-ci est appelée pression de vapeur saturante et exprimée en g de vapeur d‘eau par kg d‘air humide. La pression de vapeur saturante dépend fortement de la température de l‘air. Elle est petite aux basses températures et grande aux hautes températures. En conséquence, l‘air chaud peut absorber beaucoup de vapeur d‘eau et l‘air froid peu.

Point de rosée
Le point de rosé est la température à laquelle l‘humidité relative vaut 100%. Si la température passe en dessous du point de rosée, la vapeur d‘eau se condense.

Pression partielle de vapeur d‘eau
Dans la pièce, la pression totale déterminée par la vapeur d‘eau.