Psychometric probes calibration

Abstract

Potencjał wody jest wyznacznikiem zdolności przemieszczania się wody w materiałach porowatych, jakimi są materiały budowlane. Gdy potencjał wody jest bliski zeru, para wodna zawarta w przegrodzie jest praktycznie w stanie nasycenia i istnieje ryzyko wykroplenia się wody wewnątrz konstrukcji. Zmierzony przez sondę psychrometryczną potencjał wody może być w prosty sposób przeliczony na wilgotność względną materiału porowatego. Aby możliwy był pomiar potencjału wody, należy każdą sondę skalibrować, tzn. określić zależność pomiędzy potencjałem wody i napięciem generowanym na termozłączu. W wyniku zapisu zmieniającego się napięcia na sondzie otrzymuje się krzywą psychrometryczną, której kształt odzwierciedla fizyczne zjawiska przemian fazowych wody zachodzących podczas pomiarów. Przy wilgotności względnej poniżej ok. 92% kształt krzywej psychrometrycznej jednak nie pozwala na jednoznaczne określenie etapu parowania wykroplonej na termozłączu wody, gdyż niewielka ilość wykroplonej wody, odparowując, nie powoduje ustabilizowania się temperatury termozłącza w punkcie rosy. Zmierzone wówczas napięcie generowane wskutek zjawiska Seebecka nie będzie dokładnie odzwierciedlać wilgotności względnej materiału porowatego, dlatego metody wykorzystujące do analizy napięcie na sondzie są wtedy obarczone pewnym błędem. Metoda analizy, wykorzystująca powierzchnię pola pod krzywą psychrometryczną, która jest proporcjonalna do czasu chłodzenia termozłącza, umożliwia w tych warunkach pomiar. Dzięki krzywej kalibracyjnej wiążącej powierzchnię pod krzywą psychrometryczną z potencjałem wody (lub też z wilgotnością względną) można określić stan wilgotności, pomimo iż kształt krzywej psychrometrycznej na to nie pozwala. Powyższa metoda może również obniżyć dolną granicę pomiarową wilgotności względnej dla sond psychrometrycznych.Water potential determines the ability of water migration in porous materials like buildings materials. When water potential is close to zero, water vapor contained in buildings materials is almost saturated and the risk of water vapor condensation in the wall construction appears. Water potential measured with psychrometric probe can be easily recalculated into moisture of the porous material. To enable the water potential measurements, each probe must be previously calibrated which means finding a correlation between water potential and voltage generated on thermocouple. As a result of voltage changes, the trace on thermocouple junction is forming calibration curve which shape reflects the physical phenomena of water phase transition during measurement. However at the low value of water potential, below 92%, the shape of psychrometric curve does not allow to determine the evaporation phase of condensed water on thermocouple. Evaporation of a small amount of water does not cause the temperature stabilization of the thermocouple at dew point temperature. Measured voltage generated through Seebeck effect would not precisely represent the relative moisture of the porous material, that is why the methods using this voltage on probe will be embarked with some error. In these circumstances very helpful can be the analysis method used field under psychrometric probe, that in some range is proportional to thermocouple cooling time. With calibration curve correlating field under psychrometric curve to water potential (or with relative humidity) it can be determined the water potential even when shape of psychrometric curve not allow to this. This method allows to decrease the lower boundary of measurements with psychrometric probe