在線式露點儀原理詳解

露點儀原理:
利用傳感器來測量進入微孔的水分子數(shù)量，進入微孔的水分子數(shù)量與傳感器周圍的氣體下的水分壓成正比，而水分壓取決于氣體中水分的含量與氣體的總壓。在分析儀已經(jīng)知道氣體總壓的情況下，可以計算出水分的含量。
1、什么是露點？DP900為例
答：在冬天，我們會看到一種常見現(xiàn)象，由于室外溫度較低，室內(nèi)較濕熱的空氣會在窗玻璃上結(jié)露，使窗玻璃模糊一片。假如我們再仔細觀測并研究下去，如果在室內(nèi)開啟除濕器，把室內(nèi)的濕氣逐步去除，那么盡管室外還是同樣的溫度，而我們會發(fā)現(xiàn)窗玻璃上的露水會慢慢消去，窗玻璃重又露出透明光潔的本質(zhì)。假如這時室外溫度下降了，那么溫度降到一定程度時，盡管除濕器已使室內(nèi)空氣十分干燥，但在窗玻璃上仍會出現(xiàn)模糊的露層。
這一現(xiàn)象說明，玻璃上的結(jié)露溫度與玻璃所在的環(huán)境氣氛的含水量有關(guān)，進一步研究發(fā)現(xiàn)，這關(guān)系是一一對應(yīng)關(guān)系，即每一個結(jié)露溫度(我們稱之為露點溫度)對應(yīng)環(huán)境氣氛的一個含水量值。露點可以簡單地理解為使氣體中水蒸汽含量達到飽和狀態(tài)的溫度，是表示氣體絕對濕度的方式之一;由此可見，露點溫度是度量氣體水份含量的一種單位制。露點就是代表氣體中絕對水份含量。
露點儀可測量各種氣體中微量水分含 量，適用于對水分含量有嚴格控制要求的 各種在線分析場合，經(jīng)濟而且通用的解決 方案，能夠滿足各種工業(yè)流程的控制要求。
露點儀應(yīng)用場合：
石油、化工、干燥劑制造商和用戶、電力系統(tǒng) SF6露點檢測、半導體制造、干燥工業(yè)、食品工業(yè)、塑 料基片干燥、機械制造和空分和其它行業(yè)各種氣體中微 量水分含量防爆場合的便攜分析。
一、露點儀原理
1.鏡面式露點儀不同水份含量的氣體在不同溫度下的鏡面上會結(jié)露。采用光電檢測技術(shù)，檢測出露層并測量結(jié)露時的溫度，直接顯示露點。鏡面制冷的方法有：半導體制冷、液氮制冷和高壓空氣制冷。鏡面式露點儀采用的是直接測量方法，在保證檢露準確、鏡面制冷率和精密測量結(jié)露溫度前提下，該種露點儀可作為標準露點儀使用。目前國際上高精度達到±0.1℃（露點溫度），一般精度可達到±0.5℃以內(nèi)。
2.電傳感器式露點儀DP900采用親水性材料或憎水性材料作為介質(zhì)，構(gòu)成電容或電阻，在含水份的氣體流經(jīng)后，介電常數(shù)或電導率發(fā)生相應(yīng)變化，測出當時的電容值或電阻值，就能知道當時的氣體水份含量。建立在露點單位制上設(shè)計的該類傳感器，構(gòu)成了電傳感器式露點分析儀。目前國際上z高精度達到±1.0℃（露點溫度），一般精度可達到±3℃以內(nèi)。
3.電介法露點儀利用五氧化二磷等材料吸濕后分解成極性分子，從而在電極上積累電荷的特性，設(shè)計出建立在含濕量單位制上的電解法微水份儀。目前國際上z高精度達到±1.0℃（露點溫度），一般精度可達到±3℃以內(nèi)。
4.晶體振蕩式露點儀利用晶體沾濕后振蕩頻率改變的特性，可以設(shè)計晶體振蕩式露點儀。這是一項較新的技術(shù)，目前尚處于不成熟的階段。國外有相關(guān)產(chǎn)品，但精度較差且成本高。
5.紅外露點儀利用氣體中的水份對紅外光譜吸收的特性，可以設(shè)計紅外式露點儀。目前該儀器很難測到低露點，主要是紅外探測器的峰值探測率還不能達到微量水吸收的量級，還有氣體中其他成份含量對紅外光譜吸收的干擾。但這是一項技術(shù)，對于環(huán)境氣體水份含量的非接觸式在線監(jiān)測具有重要的意義。
6.半導體傳感器露點儀每個水分子都具有其自然振動頻率，當它進入半導體晶格的空隙時，就和受到充電激勵的晶格產(chǎn)生共振，其共振頻率與水的摩爾數(shù)成正比。水分子的共振能使半導體結(jié)放出自由電子，從而使晶格的導電率增大，阻抗減小。利用這一特性設(shè)計的半導體露點儀可測到-100℃露點的微量水份。
二、市場上流行的幾種微量水測量方法及露點儀選型
重量法：是一種經(jīng)典的測量方法。讓所測樣氣流經(jīng)某一干燥劑，其所含水分被干燥劑吸收，稱取干燥劑吸收的水分含量，與樣氣體積之比即為樣氣的濕度。該方法的優(yōu)點是精度，允許誤差可達0.1%；缺點是具體操作比較困難，尤其是必須得到足夠量的吸收水質(zhì)量（一般不小于0.6克），這對于低濕度氣體尤其困難，必須加大樣氣流量，結(jié)果會導致測量時間和誤差增大（測得的濕度不是瞬時值）。因而該方法只適合于測量露點-32℃以上的氣體，可以說市場上純粹利用該方法測濕度的儀器較少。由以上分析可知，重量法的關(guān)鍵是怎樣測量干燥劑吸收的水分含量，因為直接測量比較困難，由此衍生了兩種間接測量吸收水含量的方法。
A.電解法：就是將干燥劑吸收的水分經(jīng)電解池電解成氫氣和氧氣排出，電解電流的大小與水分含量成正比，通過檢測該電流即可測得樣氣的濕度。該方法彌補了重量法的缺點，測量量程可達-80℃以下，且精度較好，價格便宜；缺點是電解池氣路需要在使用前干燥很長時間，且對氣體的腐蝕性及清潔性要求較高。采用該方法的儀器較多。
B.振動頻率法：就是將重量法中的干燥劑換用一種吸濕性的石英晶體，根據(jù)該晶體吸收水分質(zhì)量不同時振動頻率不同的特點，讓樣氣和標準干燥氣流經(jīng)該晶體，因而產(chǎn)生不同的振動頻率差△f1和△f2，計算兩頻率之差即可得到樣氣的濕度。該方法具有電解法一樣的優(yōu)點，且使用前勿須干燥。

審核編輯黃宇