標準實用儀器測量原理濕度測量儀器從原理上可分為冷式、完全吸收電解式Al2O3電容式、薄膜電容式、電阻式、干濕球、機械式。其中完全收電解式微水儀Al2O3容式露點儀一般用于低濕范圍的測量，而電阻式、干濕球、機式濕度計只能用于相對濕度的測量，冷鏡式、薄膜電容式（Vaisala公司的專利）濕度計不僅能用于低濕的測量，還能用于中高濕，即相對濕度的測量上述各種原理的儀器各有優缺點。其中冷鏡式露點儀是最準確、最可靠基本的測量方法被廣泛地用于標準傳但缺點是價格比較昂貴并需要有經驗的人操作及保養。1.1冷鏡式露點儀1.1.1測量原理被測濕氣進入露點測量室時掠過鏡面鏡面溫度高于濕氣的露點溫度時鏡面呈干燥狀態此時光電檢露裝置中光源發的光照在鏡面上幾乎完全反射由光電傳感器感應到并輸出光電信號，經控制回路比較放大、驅動熱電泵，對鏡面致冷。當鏡面溫度降至濕氣露點溫度時，鏡面上開始結露（霜照在鏡面上出現漫反射，光電傳感器感應到的反射信號隨之減弱，此變化經控制回路較、放大后調節熱電泵激勵，使其制冷功率適當減小，最后鏡面溫度保持在樣氣露點溫上面溫度由一緊貼在冷鏡面下方的鉑電阻溫度傳感器感應，并顯示在顯示窗上。目前世界上生產冷鏡式露點儀的司，例如美國的、Edgetech、瑞士的MBW等公司均是采用這一原理英國的MICHELL則是用雙光路檢測系統即同時對反射光及散射光進行檢測，芬蘭Vaisala則是利用聲波檢測系統。在測量過程中隨著溫度的降低被測氣體中的水汽接近飽和狀態，由于引力作用，水分子吸附在鏡面上形成一層薄薄的水這形成露的第一階段當鏡面溫度繼續下降時水膜的厚度逐漸增加這是形成露的二階段在一階段內自由表面對水分子的引力與水膜的表面張力之間的力量對比開始生變化者的影響逐漸起支配作用此時冷卻表面上的任何不穩定的因素例如鏡面上微小傷痕等都使水膜縮聚成液滴隨著鏡面溫度的進一步下降露滴開始出現通過顯微鏡可以看到孤立生長而且分布不規則的露滴然后露層以很快的速度在表面上擴散，此可以認為-汽平衡開始，即達到露點。1.1.2結構1.1.2.1鏡面鏡面應憎水，具有良好的導熱性還要耐磨、耐腐蝕，光學性能好。在過去曾使用金做鏡面，目前則主要使用銠做鏡面1.1.2.2鏡面致冷在過去曾使用過乙醚蒸發機械冷、液化氣體或干冰致冷縮空氣致冷目前最常用的則是熱電致冷或熱電與機械冷相結點低-60℃文中著重介紹熱電致冷。熱電致冷又稱半導體致冷，帕爾致冷（來自其英文名稱Peltier其原理是當有一股直流電通過由兩種不同的金屬組成NP元件，熱量會從一種金屬傳遞到另一種金屬，正好與熱電偶測溫相反因此當將帕帖的冷端與鏡面相連其一端作為散熱端時便可將鏡面致冷為了獲得不同程度的低溫可采用多級疊加的辦法美國GE公司給出的資料顯示，文案大全

標準實用一般說來，假如室溫為℃時一級致冷時，冷熱端溫差可達℃，二級致冷時冷熱端溫差可達75℃，四級致冷時冷熱端差可達105，五級致冷時冷熱端溫差可達120℃。不同公司的產品其致冷量也會有稍許不同。熱端溫度越高，致冷效率越高，冷熱端溫差越大。為了降低冷端的溫度通常會采風冷水冷及機械致冷來降低熱端的溫度但也不是可以無限制地降低需要注意的是其致冷能力并不能代表露點儀的測量范圍點儀的測量范圍的定義是鏡面上可以獲得穩定的有一定厚度的露或霜層時鏡面的溫度因此在一般的露/霜點下其測量范圍一般比其冷能力高5℃在低霜點的情況下一般高10℃~12℃例如瑞士MBW公司生產的DP19露儀，當室溫為10時，其最低測量范圍為-60℃，當室溫為20℃時，其最低測量范圍為55，當室溫為35時，其最低測量范圍為-45℃。由于氫氣及氦氣的熱導率較高因此其量范圍會縮小幾度當被測氣體的壓力增大其測量范圍也會縮小對于空氣和氮氣來說在高于常壓的情況下增加1個大氣壓，其測量范圍降低0.67℃左右。1.1.2.3測溫裝置目前絕大部分采用四線制鉑電阻溫阻感溫元件在相當寬的溫度范圍內阻值和溫度近于線性關系，精度高，穩定性，輸出信號較強，便于數字顯示。1.1.2.4檢測系統目前除芬蘭Vaisala公司最近研生產的冷鏡式露點儀是采用聲波原理來測量外均是采用光電檢測器來測量及控制電檢測技術已有幾十年的歷史比較成熟但其缺點是不能區分過冷水和霜。1.1.3使用注意事項1.1.3.1過水與霜在0~-20℃這一范圍內，鏡面上極易形成過冷水，由于冰面和水面上的飽和水汽壓不同，因此假如在鏡面上形成過冷水，測的數值要低于霜點，溫度不同別也不同。例如霜點為-10℃時，對應的過冷水的溫度-11.23。因此在這一溫度段要非常小心。若儀器配有內窺鏡，可通過內窺鏡進行觀察區。目前大部分儀器都有test的功能，即測試其最低致冷能力此時可先使用test功能使鏡面溫度低-20℃，確保鏡面上形成霜然后再進行正式測量。1.1.3.2開爾文效應曲面上的飽和水汽壓與平面上的況是不同的露在金屬表面上形成時由于表面張力的作用使平衡水汽壓，即彎曲水的飽和水汽壓升高，這種影響稱為開爾文效應于開爾文效應使得到的露點溫度低于真的被測氣體的露點溫度。1.1.3.2拉烏爾效應是指鏡面上存在水溶性物質時系的平衡水汽壓低于純水時的飽和水汽壓些水溶性物質可能是鏡面上固有的或者是測氣體中含有的根拉烏爾定律溶液平衡水汽壓的降低與溶液濃度成正比也是為么在達到被測氣體的露點溫度之前會有早期冷凝現象發生的原因。開爾文效應與拉烏爾效應作用剛相反因此會抵消一些但是在露點測量中拉烏爾效應文案大全

標準實用的影響較開爾文效應更為顯著水溶性物質不可避免地或多或少存在于鏡面和被測氣體中，而且氣體中的雜質有時還可與鏡面上的不溶于水的物質發生化學反應或光化學反應，轉化為可溶性物質這種情況在業流程氣體的水分測量中更為明顯此要采用適當的過濾裝置除去氣體中的固體微粒且通過反復進行結露和消露的操作一步清除鏡面上殘留的可溶性物質，這種方法為人廣泛使用。在實際工作中我們常常會發現鏡面上開始結露時并不是均勻的露層總是首先在鏡面某個區域上出現其原因往往是由鏡面上的劃痕引起的因為在這些有缺陷的地方一方面殘留的物質不易清除，另一方面陷的棱角起“露核”的作用，加速結露過程。因此，在露點儀的使用中，尤其是在清潔鏡時，一定要小心，避免使鏡面受到機械損傷。1.1.3.3鏡面污染一是拉烏爾效應二是改變鏡面底散射水平拉烏爾效應主要是由水溶性物質造成的如果被測氣體中這種物質（一般是溶性鹽類鏡面提前結露，使測量結果產生正偏差。若污染物是不溶于水的微粒如塵等則會增加本底的散射水平從而使光電露點儀發生零點漂移。1.1.3.4取樣管路由于大氣中的水含量都很高并水分子為極性分子極吸咐在管路內壁或透過管路因此在測量時氣路系統一定要密封，管壁厚度至少為mm，以防止外界環境水分侵入引入滲漏。假如測量環境溫度變化較大，應再次檢查管路的密封。如果被測氣體直接排放入大氣考慮大氣中的水分向測量系統內部擴散的問題常用的辦法是在排氣口接上一段適當長的管子，其長度和管徑以不影響測量腔的壓力為原則。取樣管路要盡量短，盡可能減少頭的數量和避免“死空間減少本底水分的干擾。取樣管路和測量腔內壁力求干凈潔度要好選憎水性強的材料圖是各種材料在飽和吸附狀態下通以干氣時的解－時間曲線實驗結果我們可以得到如下選材順序銹鋼PTFE、銅、聚乙烯，最差是尼龍和橡膠管，在低霜點測量中不應使用。另外在低霜點測量時，盡管使用內拋光的不鋼管，管子外徑一般為6mm1/4英寸。在進行高露點的測量時，一定要意被測露點低于周圍環境溫度3℃以下，以避免水蒸氣在管路中出現冷凝。露點儀測量濕度時，流量范圍一為在這一范圍內，流速的改變不會影響測量結果。取樣時一般可分為兩種情況一是帶壓取樣此時根據取樣方式的不同可分為帶壓測量和常壓測量。分別見圖2-3及圖2-4。另一種是在常壓下測量，即用泵抽取樣品。在這種情況下經常會由于取樣方式的不帶來人為的正壓和負壓按圖所示的方式取樣，露點儀是在帶壓的情況下測量給測量結果帶來正誤差若將泵與流量計調換位置露點儀則是在負壓的狀態下，此時會測量帶來負誤差。正確的取樣方式見圖2。文案大全

標準實用1.1.4應用范圍露點儀的測量范圍較廣前英MICHELL及瑞士MBW司開發的一系列露點儀的測量范圍已達到95℃~70℃，可以滿足絕多數的測量要求。1.1.5優缺點優點：屬基本測量，測量準確，且儀器比較穩定無漂移，目前準確度最高的儀器可達±0.1℃。缺點：價格較高，對操作人員的求較高，并需進行維護。對污染物敏感。-20℃℃范圍內有時會有過冷水存在，因此特別小心區分過冷水和霜。1.2完全吸收電解法微量水份儀1.2.1測量原理用連續取樣的方法使氣樣流經個特殊結構的電解池水分被作為吸濕劑的五氧化二磷層吸收，并被電解為氫氣和氣排出，而五氧化二磷得以再生。反應過程可表示為：P2O5+H2O=2HPO32HPO3=H2+1/2O2+P2O5合并1)、(2)得2H2O=2H2+O2當吸收和電解達成平衡后，進入解池的水分全部被五氧化二磷膜層吸收，并全部被電解。若已知環境溫度環境壓力和氣流量根據法拉第電解定律和氣體定律可推導出水的電解電流與氣樣含水量之間的關系為（公式）式中：-水的電解電流，A；-氣樣含水量μL/L（即體積比-氣樣流量，ml/min；-環境壓力，；-環境的絕對溫度k；。由上式可見電解電流的大小正于氣樣中的含水量此可通過測量水的電解電流來測量氣樣中的含水量。在標準大氣壓20條件下，一理想氣體以100ml/min的流量流經電解池，當氣樣含水量為1μL/L（）時，由上式計算出電解電流為13.4A。這類儀器一般以ppmv為單位，可直接讀取樣中水分含量的值。由于鉑電極的催化作用水的電反應系一可逆過程所以當被測氣樣為氫氣氧氣或含有足量的氫氧時平衡向左移動已電解生成的氫和氧中有一部分復合生成水繼而又進行二次電解，使總的電解電流值偏，此即“氫效應”和“氧效應稱“復合效應驗表明，使用該儀器測定這一類樣的含水量時，讀數將偏高幾個至十幾個ppmv，但此偏差集中反應在本底值上，故可以除。1.2.2結構儀器由氣路系統和電路兩部分組，氣路系統主要包括電解池和氣路控制部分。1.2.2.1電解池在玻璃管內部兩根鉑電極繞成螺旋形極均勻地涂敷五氧化二磷膜作為吸濕劑在規定的測量條件下這種內繞式結可以保證對進入池內的水分全部吸收和電解璃池壁利于五氧化二磷涂層均勻由于鉑有使生成的氫和氧其是富氫的氣體再次發生反應生成文案大全

標準實用水的作用，因此有些公司采用銠代替鉑。對于干燥的五氧化二磷涂層，當絕對干燥”的氣樣在電極上施加一適當的直流電壓時電路中將產生一個不大的流－本底值本底值的大小僅與電解池結構、涂層狀況、溫度及氣樣種類等因素有關而氣樣含水量無關于本底值總是又能加在氣樣所含水分的電解電流上，故測定時應從儀讀數中扣除本底值后方為介質的真實含水量。1.2.2.2氣路控制系統氣路系統由控制閥電解池、流調節閥和流量計、干燥器等部分組成。氣流路徑的控制由控制閥完成。1.2.3使用注意事項由公式12可知，測量結果，即體的濕度L/L（ppmv）是根據氣體流量及電解電流計算得出來的，因此氣體的流量必須確控制與測量。這類儀器一般使用浮子流量計，20℃，1atm下，用空氣進行標定。假使用時的條件不是標準條件，例如是在另外的溫度和壓力下，或被測氣體不是空氣，則需對被測氣體進行重新標定，或根據校正因子進行校正。1.2.4應用范圍測量范圍一般為從幾個μL/L（ppmv到2000μL/L（ppmv準確度一般為讀數的5%或滿量程的1%?？梢杂糜诙喾N惰性氣，某些不與P反應的有機及無機氣體。例如空氣、氮氣、氫氣、氧氣、氬氣、氦氣、氣、一氧化碳、二氧化碳、六氟化硫、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、天然氣以及某些氟里昂氣等。不能用于某些腐蝕性氣體以及能與P2O5發生反應的氣體，例如乙醇、某些酸性氣體不飽和烴類氣體。1.2.5優缺點優點：屬絕對測量法，穩定，不移。缺點電解池壽命有限需要再高或低（均縮短其壽命低濕時響應慢。對氣體流量要求較高。不能用于些腐蝕性氣體以及能與P2O5發生反應的氣體。有本底。1.3氧化鋁電容式濕度計1.3.1測量原理、結構及應用范該儀器形式繁多例如便攜式電操作的帶處理器可進行數據處理的顯示多參數的等等但其本質是一個電容器通將一薄層孔狀的氧化鋁沉積在導電的基體上然后再在氧化鋁薄層上涂敷一層薄金導電體和金薄層就形成電容器的電極蒸氣穿過金薄層被孔狀的氧化鋁吸收這個電容器的抗與水分子個數即汽分壓成一定的比例通過測量該電容器的阻抗或電容可獲得水汽壓，通過換算可得到露點值。結構見圖2。位于鋁和金電極之間的氧化鋁薄在約當-110露點到水的飽和汽壓的整個范圍內都有響應由于其對水的烈的親和力再加上水的較大的介電常數使得這類儀器對水有高度的選擇性，而對其它通氣體及有機氣和液體沒有響應。在中高濕范圍其準確度一般為±±2℃，低濕范圍，比-100℃時，準確度一般為±2~±3℃。該類傳感器不與烴類氣體CO2含氯氟烴氣體發生反應，但對于不同的氣體其漂移不同。對于某些腐蝕性氣體，如氨SO3以及氯，則會損壞傳感器，因此應盡量避免。文案大全

標準實用1.3.2使用注意事項這類儀器通常的測量范圍為-℃~+20℃測露點較高時使得儀器產生較大的漂移。同時還需注意溫度系數。由于其水汽分壓產生響應，因此應注意測量時氣體總壓的變化。應避免灰塵、油污，測量時氣體量較大，一般為3~5L/min甚至更大。1.3.3優缺點優點：較寬的響應范圍，從1μ（ppmv到80%RH可以遠程安裝，可以現場使用，相對穩定，響應較快，溫度系數較小與流量變化無關，對水分有較高的選擇性，可以在較寬的溫度和壓力范圍內使用，日常維量較小，體積小。缺點該方法是間接測量在較的溫度下操作或某些氣體會引起漂移受腐蝕性氣體的影響，必須定期校準以克服老化后及污染由于響應值非線性因此需對每只傳感器進行校準，不能通用。1.4薄膜電容式濕度計1.4.1測量原理、結構及應用范是使用沉積在兩個導電電極上的胺鹽或醋酸纖維聚合物薄膜薄膜吸水或失水后會改變兩個電極間的介電常數目前有一種技術是使用耐高溫的熱固性聚合物使得這類傳感器在高于100℃的情況下進行續測量。目采用高分子薄膜的就是維薩拉1.基體，一般為玻璃，主要作用是支撐傳感器的其它部分。2.電極中的一個，由導電材料做成。3.薄膜層。是傳感器的心臟，薄膜吸水的數量與周圍環境的相對濕度有關。這層膜的厚度一般為1~10(μm)。4.上部電極，對于傳感器的性能同樣起著重要作用。為了得到快速響應，必須有較高的水的滲透性。同時也是導電性材料5.上部電極的接觸墊。由于對上部電極的設計有較多的限制條件，因此為了接觸良好，需加上一塊單獨的金屬。其測量范圍較廣，從-℃℃露點。可用于較廣的溫度范圍內，有時不需要溫度補償。耐高溫的熱固性樹脂允許這類電式濕度傳感器可以在溫度185℃下進行連續測量最高使用溫度取決于傳感器的包裝材料對于熱固性樹脂的傳感器來說，其另一個優點是-50℃~100℃溫度范圍內，溫度系數較，因此可以很容易地在很寬的范圍內達到準確測量。所有的相對濕度傳感器都對溫度感如在一個溫度下進行校準在另外溫度下使用時會帶來誤差聚合物傳感器的一個點就是它們對溫度的依賴性較小即溫度系數較小因此當使用溫度與校準溫度不同時誤差較小果在極限溫度下使用對準確度要求較高，則需進行電子溫度補償。當溫度度小于℃時，進行溫度補償較容易。當溫度范圍再寬時進行溫度補償則有些困難是現代的聚合物傳感器可以在很窄的范圍內準確度達到±1%RH，在很寬的溫度和濕度范圍可以達到3%RH使用一段時間后或被污染后，需進行重新校準。1.4.2優缺點優點：響應快，溫度及濕度測量圍寬，線性好，幾乎沒有滯后，穩定性及重復性較好，溫度系數低，成本低。缺點：基本無。文案大全

標準實用1.5電阻式濕度計1.5.1測量原理及結構其敏感材料是以季銨鹽的聚合物液作基體這種功能基與樹脂聚合物進行反應可以產生具有立體三維的熱固性樹脂有較好的穩定性相對濕度的變化可以導致陰極與陽極之間的電阻發生變化。1.5.2優缺點優點：基本上沒有滯后和老化，度系數較低，便宜，能耗小。溫度范℃~80℃，重復性優于0.5%RH，準確度較高，般為2%RH在很窄的范圍內可達±1%RH。缺點是間接測量儀器需定期準，不適用于某些污染物果在較寬的溫度范圍內使用需進行溫度補償，比電容式傳感響應慢，對污染物敏感。不適用于低濕，相對濕度低于15%RH時喪失靈敏度，但當相對度接近100%RH時仍有較好的性能，但冷凝有時會損壞傳感器。有些污染物對電阻式傳感器影響大些則對電容式傳感器影響較大因此選擇傳感器時主要是根據污染物的性質。1.6機械式濕度計1.6.1測量原理及結構毛發膜龍和聚酰亞胺等有高分子材料的長度都會隨著相對濕度的變化而發生變化。機械式濕度計就是利用這一特性上述材料制成線狀狀感濕元件或涂覆在彈性材料上卷成游絲狀感濕元件后通過械放大裝置將由濕度改變引起的幾何量變化用指針指示出來或用記錄筆記錄下來，從而直指示相對濕度。適用于實驗室、機房、倉庫、廠房等室內環境溫濕度的測量。1.6.2優缺點優點：便宜，對大多數污染物不感，不需要電源，可以做永久記錄。缺點：漂移，如果在某一濕度下用較長的時間會喪失其靈敏度，不能用0℃以下，響應慢，運輸或振動搖擺會破壞其性。1.7干濕球濕度計1.7.1原理干濕球濕度計由兩支規格完全相的溫度計組成支稱為干球溫度計溫泡暴露在被測氣體中，用以測量環境溫度，示值Ta(ta)表示。另一支為濕球溫度計，其溫