rmjournalЭталоны. Стандартные образцыMeasurement Standards. Reference Materials2687-0886D. I. Mendeleyev Institute for Metrology10.20915/2077-1177-2025-21-4-61-73rmjournal-586Research ArticleЭталоныStandardsИзучение возможностей применения солевых растворов Mg(NO3)2, CsCl, MnSO4, KNO3 в качестве эталонов 2-го разряда воспроизведения единицы относительной влажности с установленной прослеживаемостью к ГЭТ–151–2020Study on the Potential Use of Mg(NO3)2, CsCl, MnSO4, and KNO3 Salt Solutions as Secondary Standards for Reproducing the Unit of Relative Humidity with Established Traceability to the State Primary Standard GET–151–2020АлександровН. Ю.AlexandrovN. Yu.

Александров Николай Юрьевич – ведущий инженер научно-исследовательской лаборатории термометрии

190005, г. Санкт-Петербург, пр. Московский, 19

Nikolai Yu. Alexandrov – Leading Engineer of the Thermometry Research Laboratory

19 Moskovsky ave., St. Petersburg, 190005

n.yu.aleksandrov@vniim.ruГерасимовС. Ф.GerasimovS. F.

Герасимов Сергей Федорович – канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории термометрии

190005, г. Санкт-Петербург, пр. Московский, 19

Sergei F. Gerasimov – Cand. Sci. (Phys.-Math.), Senior Researcher of the Thermometry Research Laboratory

19 Moskovsky ave., St. Petersburg, 190005

s.f.gerasimov@vniim.ruПоходунА. И.PokhodunA. I.

Походун Анатолий Иванович – д-р техн. наук, руководитель отдела эталонов и научных исследований в области термодинамики

190005, г. Санкт-Петербург, пр. Московский, 19

Anatolii I. Pokhodun – Dr. Sci. (Eng.), Head of the Department of Standards and Scientific Research in Thermodynamics

19 Moskovsky ave., St. Petersburg, 190005

a.i.pokhodun@vniim.ruФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии им. Д. И. Менделеева»РоссияD. I. Mendeleyev Institute for MetrologyRussian Federation2025180120262146173Copyright © Александров Н.Ю., Герасимов С.Ф., Походун А.И., 20262026Александров Н.Ю., Герасимов С.Ф., Походун А.И.Alexandrov N.Y., Gerasimov S.F., Pokhodun A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rmjournal.ru/jour/article/view/586

Широкое распространение датчиков измерения относительной влажности непрерывного действия повлекло необходимость передачи единицы относительно влажности по месту их эксплуатации. Применение с этой целью солевых гигростатов существенно ограничено их недостаточным диапазоном и необходимостью использования эталонного гигрометра. Авторы статьи предлагают способ расширить номенклатуру применяемых солевых растворов. В ходе предварительного анализа ими выбраны солевые растворы на основе солей MgNO3, LiCl, MgCl2, CsCl, NaCl, KNO3, MnSO4. Затем солевые растворы исследованы на воспроизводимость значения относительной влажности после различных тепловых режимов. Моделирование подтвердило возможность обеспечения распределения температуры, не превышающей 0,1 ºC, в пределах рабочей зоны колбы. Представленные результаты показывают, что значение относительной влажности всех солевых растворов не выходит за пределы ± 0,6 % после пониженной и повышенной температуры. Экспериментально установлены значения воспроизводимой относительной влажности для растворов LiCl, MgCl2, Mg(NO3)2, CsCl, MnSO4, KNO3. На основе обобщения полученных данных предложено применение термостатированных солевых ячеек для воспроизведения фиксированного значения относительной влажности, что позволит отказаться от применения эталонных гигрометров при передаче единицы. Кроме того, представлен проект расширенной поверочной схемы. Опубликованные результаты могут быть полезны разработчикам средств измерения относительной влажности и специалистам в области обеспечения и контроля параметров окружающей среды.

The widespread use of continuous relative humidity sensors has created a need for on-site transfer of the humidity unit. The use of salt-based hygrostats for this purpose is significantly limited by their insufficient range and the requirement for a reference hygrometer. The authors of this article propose a method to expand the range of applicable salt solutions. Through preliminary analysis, they selected salt solutions based on MgNO3, LiCl, MgCl2, CsCl, NaCl, KNO3, MnSO4. These solutions were then tested for the reproducibility of their relative humidity values after being subjected to various thermal regimes. Modeling confirmed the possibility of maintaining a temperature distribution not exceeding 0.1 °C within the flask’s working zone. The presented results show that the relative humidity value of all salt solutions remains within ±0.6 % after exposure to both lower and higher temperatures. The reproducible relative humidity values for LiCl, MgCl2, Mg(NO3)2, CsCl, MnSO4, KNO3 solutions were experimentally established. Based on a synthesis of the obtained data, the use of thermostated salt cells is proposed for reproducing fixed points of relative humidity. This will eliminate the need for reference hygrometers during the unit transfer process. Furthermore, a draft of an extended verification scheme is presented. The presented results may be useful for developers of relative humidity measurement instruments and specialists in the field of environmental parameter assurance or monitoring.

относительная влажностьнасыщенный растворсолевой растворэталонповеркакалибровкасредства измеренийметрологическая прослеживаемостьrelative humiditysaturated solutionsalt solutionreference standardverificationcalibrationmeasuring instrumentsmetrological traceabilityАвторы выражают признательность за конструктивные комментарии и ценные рекомендации, полученные в процессе подготовки данной статьи, доктору технических наук, профессору кафедры «Теоретическая и прикладная метрология» В. А. Сясько, руководителю группы лаборатории эталонов и научных исследований в области термометрии ФГУП «ВНИИМ им. Д. И. Менделеева» Н. А. Бекетову.The authors express their gratitude for the constructive comments and valuable recommendations received during the preparation of this article to VA Syasko, Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Department of Theoretical and Applied Metrology, and to NA Beketov, Head of the Group of the Laboratory of Standards and Scientific Research in Thermodynamics, D. I. Mendeleyev Institute for Metrology.ReferencesКиргинцев А. Н. Очерки о термодинамике водно-солевых систем / отв. ред. акад. А. В. Николаев ; АН СССР, Сиб. отд-ние, Ин-т неорган. химии. Новосибирск : Наука. Сиб. отд-ние, 1976. 200 с.Kirgintsev AN. Essays on the thermodynamics of water-salt systems / Nikolaev AV ed. Novosibirsk: Nauka Sibirskoe otdelenie; 1976. 200 p. (In Russ.).Greenspan L. Humidity fixed points of binary saturated aqueous solutions // Journal of research of the National Bureau of Standards. 1977. Vol. 81A, № 1. Р. 89–96. http://dx.doi.org/10.6028/jres.081A.011Greenspan L. Humidity fixed points of binary saturated aqueous solutions. Journal of research of the National Bureau of Standards. 1977;81A(1):89–96. http://dx.doi.org/10.6028/jres.081A.011Берлинг М. А. Измерения влажности. 2-е изд., перераб. и доп. М. : Энергия, 1973. 400 с.Berling MA. Humidity measurements. 2th ed. Moscow: Energiia; 1973. 400 p. (In Russ.).Richardson J. M., Malthus R. S. Salts for static control of humidity at relatively low levels // Journal of Applied Chemistry. 1955. Vol. 5, № 10. Р.557–567. https://doi.org/10.1002/jctb.5010051006Richardson JM, Malthus RS. Salts for static control of humidity at relatively low levels. Journal of Applied Chemistry. 1955;5(10):557–567. https://doi.org/10.1002/jctb.5010051006Namatsu J. Constant humidities under saturated salt solutions // Keiryō Kenkyūjo hōkoku Reports of the National Research Laboratory of Metrology. 1975. Vol. 24, № 3. P. 164–169.Namatsu J. Constant humidities under saturated salt solutions. Keiryō Kenkyūjo hōkoku Reports of the National Research Laboratory of Metrology. 1975;24(3):164–169.Wexler A., Hasegawa A. C. Relative humidity-temperature relationships of some saturated salt solutions in the temperature range 0 degree to 50 degrees C // Journal of Research of the National Bureau of Standards. 1954. Vol. 53, № 1. Р. 19–26.Wexler A, Hasegawa AC. Relative humidity-temperature relationships of some saturated salt solutions in the temperature range 0 degree to 50 degrees C. Journal of Research of the National Bureau of Standards. 1954;53(1):19–26.Seidell A. Solubilities of organic compounds. New York : D. Van Nostrand Company, 1941. Vol. II A compilation of quantitative solubility data from the periodical literature. 932 p.Seidell A. Solubilities of organic compounds. In vol. II A compilation of quantitative solubility data from the periodical literature. New York: D. Van Nostrand Company; 1941. 932 p.Терещенко А. Г. Относительная влажность воздуха над насыщенными растворами. Достоверность данных. Томск : Томск. политехн. ун-т., 2010. 22 с.Tereshchenko AG. Relative humidity of air above saturated solutions. Data reliability. Tomsk: Tomskii politekhnicheskii universitet; 2010. 22 p. (In Russ.).Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник. 2-е изд., перераб. и доп. Л. : Химия, 1977.Rabinovich VA, Khavin ZIa. Brief chemical reference book. 2nd ed. Leningrad: Khimiia; 1977. (In Russ.).Плющев В. Е., Степин Б. Д. Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия. М. : Химия Ленингр. отд-ние, 1970. 536 с.Pliushchev VE, Stepin BD. Chemistry and technology of lithium, rubidium and cesium compounds. Moscow: Khimiia Leningradskoe otdelenie; 1970. 536 p. (In Russ.).Позин М. Е. Технология минеральных солей (удобрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот). В 2 ч. Ч. 1. Л. : Химия Ленингр. отд-ние, 1974. 1556 с.Pozin ME. Technology of mineral salts (fertilizers, pesticides, industrial salts, oxides and acids. In 2 parts of part 1. Leningrad: Khimiia Leningradskoe otdelenie; 1974. 1556 p. (In Russ.).Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. 2-е изд., доп. и перераб. М. : Наука, 1972. 720 с.Vargaftik NB. Handbook of thermophysical properties of gases and liquids. 2nd ed. Moscow: Nauka; 1972. 720 p. (In Russ.).Гурович Б. М., Горелов А. Я., Межерицкий С. М. Таблицы теплофизических растворов некоторых неорганических веществ : Учеб. пособие для теплоэнерг. и хим.-технол. спец. техн. вузов. Ташкент : ТашПИ, 1987. 37 с.Gurovich BM, Gorelov AIa, Mezheritskii SM. Tables of thermophysical solutions of some inorganic substances: A textbook for thermal power engineers and chemical engineers of special technical universities. Tashkent: TashPI; 1987. 37 p. (In Russ.).Бабичев А. П., Григорьева И. С., Мейлихова Е. З. Физические величины : Справочник. М. : Энергоатомиздат, 1991. 1231 с.Babichev AP, Grigor’eva IS, Meilikhova EZ. Physical quantities: Handbook. Moscow: Energoatomizdat; 1991. 1231 p. (In Russ.).Винге М. А., Морозов С. А. Государственный первичный эталон единиц относительной влажности газов, молярной (объёмной) доли влаги, температуры точки росы/инея, температуры конденсации углеводородов ГЭТ 151-2020 // Измерительная техника. 2022. № 10. С. 3–10. https://doi.org/10.32446/0368–1025it.2022-10-3-10Vinge MA, Morozov SA. State primary standard of relative humidity of gases, molar (volume) fraction of moisture, dew / frost point temperature, hydrocarbon condensation temperature units GET 151-2020. Izmeritel’naya Tekhnika. 2022;(10):3–10. (In Russ.). https://doi.org/10.32446/0368–1025it.2022-10-3-10

The authors declare that there are no conflicts of interest present.