毛发湿度计（hair hygrometer）是台站用于记录空气相对湿度日变化的基本仪器。它是由脱脂处理后的人发作为感应元件, 与一组特殊设计的传递放大机构和记录部分组合而成。当空气相对湿度变化时, 毛发伸缩牵动传递放大机构通过笔尖将示值显示在随钟筒转动的记录纸上。

简介

毛发湿度计是当前气象台站测定空气湿度的基本仪器，是以一束毛发作为感应元件而能自动连续记录相对湿度随时间变化的仪器。在气温为0 ～ 30℃和相对湿度为20% ～ 80%的条件下, 其测量精度较好。1783年， 世界上第一台毛发湿度计由瑞士人HB.Saussure制造。

背景介绍

在计量法中规定,湿度定义为"物象状态的量"。日常生活中所指的湿度为相对湿度，用RH%表示。总言之，即气体中(通常为空气中)所含水蒸气量(水蒸气压)与其空气相同情况下饱和水蒸气量(饱和水蒸气压)的百分比。

空气湿度是反映空气中水汽含量的多少或潮湿程度的物理量，它是基本的气象要素之一，测量空气湿度的方法主要有热力学方法测湿、吸湿性物质尺度变化测湿、电学方法测湿、光学及微波方法测湿、凝结法测湿、称重法测湿等。

吸湿性物质尺度变化测湿采用毛发、肠膜等吸湿性有机物质作为测湿元件，利用其吸湿后长度或体积的变化来测量空气湿度，此类仪器主要有毛发湿度表、毛发湿度计等。

原理及构造

工作原理

毛发湿度计的基本原理是毛发孔隙吸附水蒸气而引起毛发长度的变化，毛发孔隙及其孔隙表面对水蒸气分子的吸附情况决定其特性好坏。人的毛发经脱脂处理后，表面贯穿着许多微孔，这些微孔吸附了周围环境中的水蒸气，在微孔中形成弯月面并产生表面张力。当空气中的水汽达到饱和时，弯月面表面张力达到最大，毛发伸长到最大位置；随着空气中水蒸气的蒸发，相对湿度降低，一部分水从毛孔中蒸发，毛孔中的弯月面变成凹形， 表面张力纵向分力减少，毛发就收缩。空气湿度的变化引起微孔弹性壁的形变，形成毛发长度的变化。毛发湿度计就是利用毛发的长度随相对湿度的改变而变化来测定空气的相对湿度。

结构特征

（1）毛发湿度计以毛发为湿度感应元件，利用其随空气相对湿度高低而改变其长度的特性，通过传动放大机构，带动记录笔尖在记录纸上作出相对湿度的记录曲线；仪器的传动放大机构系利用杠杆原理，其中有弧片形的传动系统可将原为非线性的位移量，转变为线性的位移量，使记录笔尖记录时能适应等分分格的记录纸，传动放大机构中有调节放大倍数的螺钉，在仪器的支架上有调节笔尖基点位置的螺套。

（2）毛发湿度计采用钟简式走纸机构，钟简用以发条为动力的钟机驱动，仪器底座上有笔档机构可拨动记录笔尖离开记录纸面，仪器底座的侧墙上还装有时间记号按钮，可使笔尖在记录纸上做出时间的记号。

技术指标

1、测量范围：30%～100RH相对湿度；

2、记录范围：0～100%相对湿度；

3、最小分格：1%相对湿度

4、钟简转一周时间：日记为26小时，周记为176小时；

5、钟简走时误差：日记型为±5min（24h）；周记型为±30min（168h）；

6、尺寸：310×210×180mm；

7、重量：4kg。

使用方法

湿度计的观测整理

每天02:00、08:00、14:00和20:00 人工4 次定时观测,或分3次观察, 即在08:00、14:00和20:00, 根据笔尖在自记纸上的位置读数, 记入观测本相应栏, 并做时间记号,方法与气压计相同, 换自记纸的方法也同气压计一样。读数时,若湿度计笔尖超出自记纸下沿(0%), 但未靠着钟筒的底沿;或笔尖超出自记纸上沿(100%), 但未超出自记纸,则按外延法读数, 并进行订正;若笔尖已抵靠钟筒底沿或超出自记纸上沿,除按外延法读数并进行订正外,还需在备注栏中注明, 订正后的值>100时,记为100;<0时,记为0。在一日中(20:00 ～ 20:00)发现实测值与观测值差值大于10%时,在20:00观测后必须对笔尖进行调整, 将笔尖调整到相应的位置上。

日最小相对湿度的挑选

(1)在日(20:00 ～ 20:00)自记迹线中的最低处, 标出箭头并读数。

(2)进行仪器差的订正,方法同气压自记记录, 但冬季用湿度计读数(经订正图订正)作为定时观测的相对湿度正式记录时,该月的最小相对湿度也用订正图订正求得。

(3)若经订正后的最小相对湿度仍大于该日某次定时记录时, 应直接挑选该定时记录作为日最小相对湿度。

(4)若订正后的最小相对湿度<0时, 记为0。

误差分析

误差产生的原因如下：

（1）感应变化滞后

毛发感应湿度变化的滞后性随温度的降低、湿度的减小而增大。当毛发在相对湿度<30%的空气中搁置时间长, 会发生瘫痪现象(失去感应湿度变化的特性),这时应放在湿度饱和空气中,才能逐渐恢复正常感应湿度能力。

（2）零位易改变

由于各种已知和未知的原因, 毛发湿度计的零位很易改变。最常见的原因之一是作用于毛发束的力超过容许限度。

（3）灰尘影响

积存在毛发上的尘土能使毛发湿度计产生较大的误差(有时可高达15%的相对湿度), 有的尘土还对毛发有破坏作用。因此, 应经常定期清洗毛发束, 从而消除或减轻误差。

日常维护

毛发湿度计的正确维护

（1）定期清洗毛发束

从毛发湿度计的误差来源可见, 毛发上积存尘土可造成较大的误差, 因此应定期清洗毛发束,消除或减轻误差。地面气象观测规范规定,一般每季度清洗1次毛发, 当有沙尘暴、扬沙等天气影响,使毛发束变脏时, 应及时清洗。在空气污染较大的地区, 因空气中存在对毛发有破坏作用的物质,应每月定期清洗1次;在建筑工地附近, 灰尘严重的地方, 可每半月清洗1次。

（2）清洗方法

选择晴天、相对湿度较低的天气, 在上午08:00后进行清洗(避免影响日极值)。将毛发湿度计作时间记号后拿回室内, 小心用镊子将毛发束从小钩上脱离, 用螺丝批将保护网罩取下, 拧下固定毛发束支架的2个螺丝,取下毛发束支架, 将毛发束浸泡在含有适量酒精的蒸馏水中, 用柔软洁净的毛笔清洗毛发束, 清洁干净后将毛发束支架重新拧紧固定, 装上保护网罩, 用镊子将毛发束复位,自然干燥一会放回百叶箱内, 作时间记号,让其正常运转。

（3）调整笔位

清洗后笔位不一定准确, 可不作对比观测和笔位调整, 但必须在该自记纸背面和值班日记内注明清洁仪器的时间。

（4）干燥毛发束

若当时的空气湿度大, 自然干燥的时间较长时, 可用风扇小档风力吹毛发湿度计进行人工干燥, 后再放入百叶箱。在清洗时不要弄断毛发, 冬季使用毛发湿度计测定空气湿度,在点绘和使用订正图期间不能清洗。

（5）其他维护措施

①禁止用手触摸毛发束, 以免手上的油脂覆盖毛发束上的小孔, 影响感应能力。

②毛发束及其部件上附有雾淞、冰或水滴时,应轻敲金属架,使其脱落;或拿回室内,使其慢慢地干燥。

③作时间记号时用力应适当,换纸时取放自记钟应轻拿轻放。当记录值与实测值相比较误差较大时,应及时调整仪器笔位。

④除作时间记号和更换自记纸外,其他时间应尽可能不接触毛发湿度计。

⑤在日常使用过程中,应每天清洁毛发湿度计。

⑥保存毛发湿度计时应用镊子将毛发束从小钩取下, 保持毛发束放松, 用纸把毛发束裹住, 保持毛发束清洁, 并用线把笔杆和笔档绑住,以免碰撞。