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濕度測量的基本概念

來源: 濕度測量的基本概念  類別:技術(shù)文章  更新時間:2009-03-23  閱讀次

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國防、科研、航天等部門,經(jīng)常需要對環(huán)境濕度進(jìn)行測量及控制。對環(huán)境溫、濕度的控制以及對工業(yè)材料水份值的監(jiān)測與分析都已成為比較普遍的技術(shù)條件之一,但在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中,濕度是最難準(zhǔn)確測量的一個參數(shù)。這是因為測量濕度要比測量溫度復(fù)雜得多,溫度是個獨(dú)立的被測量,而濕度卻受其他因素(大氣壓強(qiáng)、溫度)的影響。此外,濕度的校準(zhǔn)也是一個難題。國外生產(chǎn)的濕度標(biāo)定設(shè)備價格十分昂貴。

一、濕度定義

在計量法中規(guī)定,濕度定義為“物象狀態(tài)的量"。日常生活中所指的濕度為相對濕度,用RH%表示?傃灾礆怏w中(通常為空氣中)所含水蒸氣量(水蒸氣壓)與其空氣相同情況下飽和水蒸氣量(飽和水蒸氣壓)的百分比。
濕度很久以前就與生活存在著密切的關(guān)系,但用數(shù)量來進(jìn)行表示較為困難。對濕度的表示方法有絕對濕度、相對濕度、露點(diǎn)、濕氣與干氣的比值(重量或體積)等等。

二、濕度測量方法

濕度測量從原理上劃分有二、三十種之多。但濕度測量始終是世界計量領(lǐng)域中著名的難題之一。一個看似簡單的量值,深究起來,涉及相當(dāng)復(fù)雜的物理—化學(xué)理論分析和計算,初涉者可能會忽略在濕度測量中必需注意的許多因素,因而影響傳感器的合理使用。

常見的濕度測量方法有:動態(tài)法(雙壓法、雙溫法、分流法),靜態(tài)法(飽和鹽法、硫酸法),露點(diǎn)法,干濕球法和電子式傳感器法。

① 雙壓法、雙溫法是基于熱力學(xué)P、V、T平衡原理,平衡時間較長,分流法是基于絕對濕氣和絕對干空氣的精確混合。由于采用了現(xiàn)代測控手段,這些設(shè)備可以做得相當(dāng)精密,卻因設(shè)備復(fù)雜,昂貴,運(yùn)作費(fèi)時費(fèi)工,主要作為標(biāo)準(zhǔn)計量之用,其測量精度可達(dá)±2%RH以上。

② 靜態(tài)法中的飽和鹽法,是濕度測量中最常見的方法,簡單易行。但飽和鹽法對液、氣兩相的平衡要求很嚴(yán),對環(huán)境溫度的穩(wěn)定要求較高。用起來要求等很長時間去平衡,低濕點(diǎn)要求更長。特別在室內(nèi)濕度和瓶內(nèi)濕度差值較大時,每次開啟都需要平衡6~8小時。

③ 露點(diǎn)法是測量濕空氣達(dá)到飽和時的溫度,是熱力學(xué)的直接結(jié)果,準(zhǔn)確度高,測量范圍寬。計量用的精密露點(diǎn)儀準(zhǔn)確度可達(dá)±0.2℃甚至更高。但用現(xiàn)代光—電原理的冷鏡式露點(diǎn)儀價格昂貴,常和標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器配套使用。

④干濕球法,這是18世紀(jì)就發(fā)明的測濕方法。歷史悠久,使用最普遍。干濕球法是一種間接方法,它用干濕球方程換算出濕度值,而此方程是有條件的:即在濕球附近的風(fēng)速必需達(dá)到2.5m/s以上。普通用的干濕球溫度計將此條件簡化了,所以其準(zhǔn)確度只有5~7%RH,干濕球也不屬于靜態(tài)法,不要簡單地認(rèn)為只要提高兩支溫度計的測量精度就等于提高了濕度計的測量精度。

⑤電子式濕度傳感器法

電子式濕度傳感器產(chǎn)品及濕度測量屬于90年代興起的行業(yè), 近年來,國內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長足進(jìn)步。濕敏傳感器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測的方向迅速發(fā)展,為開發(fā)新一代濕度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件,也將濕度測量技術(shù)提高到新的水平。

三、濕度測量方案的選擇

現(xiàn)代濕度測量方案最主要的有兩種:干濕球測濕法,電子式濕度傳感器測濕法。下面對這兩種方案進(jìn)行比較,以便客戶選擇適合自己的濕度測量方法。

干濕球濕度計的特點(diǎn):
早在18世紀(jì)人類就發(fā)明了干濕球濕度計,干濕球濕度計的準(zhǔn)確度還取決于干球、濕球兩支溫度計本身的精度;濕度計必須處于通風(fēng)狀態(tài):只有紗布水套、水質(zhì)、風(fēng)速都滿足一定要求時,才能達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度。干濕球濕度計的準(zhǔn)確度只有5%一7%RH。

干濕球測濕法采用間接測量方法,通過測量干球、濕球的溫度經(jīng)過計算得到濕度值,因此對使用溫度沒有嚴(yán)格限制,在高溫環(huán)境下測濕不會對傳感器造成損壞。

干濕球測濕法的維護(hù)相當(dāng)簡單,在實際使用中,只需定期給濕球加水及更換濕球紗布即可。與電子式濕度傳感器相比,干濕球測濕法不會產(chǎn)生老化,精度下降等問題。所以干濕球測濕方法更適合于在高溫及惡劣環(huán)境的場合使用。

電子式濕度傳感器的特點(diǎn):

而電子式濕度傳感器是近幾十年,特別是近20年才迅速發(fā)展起來的。濕度傳感器生產(chǎn)廠在產(chǎn)品出廠前都要采用標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器來逐支標(biāo)定,電子式濕度傳感器的準(zhǔn)確度可以達(dá)到2%一3%RH。

在實際使用中,由于塵土、油污及有害氣體的影響,使用時間一長,會產(chǎn)生老化,精度下降,濕度傳感器年漂移量一般都在±2%左右,甚至更高。一般情況下,生產(chǎn)廠商會標(biāo)明1次標(biāo)定的有效使用時間為1年或2年,到期需重新標(biāo)定。

電子式濕度傳感器的精度水平要結(jié)合其長期穩(wěn)定性去判斷,一般說來,電子式濕度傳感器的長期穩(wěn)定性和使用壽命不如干濕球濕度傳感器。

濕度傳感器是采用半導(dǎo)體技術(shù),因此對使用的環(huán)境溫度有要求,超過其規(guī)定的使用溫度將對傳感器造成損壞。

所以電子式濕度傳感器測濕方法更適合于在潔凈及常溫的場合使用。

四、濕度傳感器選擇的注意事項

①.選擇測量范圍

和測量重量、溫度一樣,選擇濕度傳感器首先要確定測量范圍。除了氣象、科研部門外,搞溫、濕度測控的一般不需要全濕程(0-100%RH)測量。

②、選擇測量精度
測量精度是濕度傳感器最重要的指標(biāo),每提高—個百分點(diǎn),對濕度傳感器來說就是上一個臺階,甚至是上一個檔次。因為要達(dá)到不同的精度,其制造成本相差

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