在線式露點儀的原理應(yīng)用

濕度定義為氣體中水蒸氣的含量，是一個重要的環(huán)境參數(shù)。測量氣體濕度的基本量是混合比，即水蒸氣質(zhì)量與干燥氣體質(zhì)量的比值，用重量濕度計實現(xiàn)。然而，用重量法測量混合比在技術(shù)上比較困難和復(fù)雜，而且實際濕度值大多是用露點測量的。本文主要從露點儀的分類、如何選擇露點儀以及在露點儀的測量中應(yīng)該注意的問題來談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

露點儀principle；分類；露點儀選擇正確；露點儀測量注意事項；露點儀測量條件選擇濕度定義為氣體中水蒸氣的含量，是一個重要的環(huán)境參數(shù)。大氣中的水蒸氣影響著自然界的物理、化學(xué)和生物過程。濕度影響熱、電、光和氣體傳輸?shù)奶匦?。濕度還會影響固體和液體材料的含水量，引起材料的尺寸變化，金屬材料的腐蝕，甚生物的存活。濕度測量和控制應(yīng)用于航空航天、微電子、原子能、石油化工、電力、氣象、倉儲等領(lǐng)域。鑒于濕度測量的重要性，各國都在不斷更新和濕度標(biāo)準(zhǔn)。測量氣體濕度的基本量是混合比，即水蒸氣質(zhì)量與干燥氣體質(zhì)量的比值，用重量濕度計實現(xiàn)。在重力式濕度計中，氣流中的水蒸氣和載氣被分離，分別收集稱重(或間接測量干燥氣體的體積和密度)。然而，用重量法測量混合比在技術(shù)上是困難和復(fù)雜的。雖然露點不是基本的濕度單位，但大部分實際濕度值都是用露點來測量的。如果將混合比與濕度的關(guān)系比作熱力學(xué)溫標(biāo)與溫度的關(guān)系，露點與濕度的關(guān)系類似于實際溫標(biāo)(ITS-90)與溫度的關(guān)系。露點濕度計的原理可以用一個簡單的實驗來解釋。如果把光滑的金屬表面放在濕度低于100的空氣中冷卻，當(dāng)溫度下降到一定值時，表面附近的濕度100達(dá)到，表面就會形成露水。因為空氣中的水蒸氣在這個溫度下是飽和的，附著在冷表面的水膜和空氣中的水分處于動態(tài)平衡，即單位時間內(nèi)離開和回到表面的水分子數(shù)量是相同的，這就是雷尼奧原理。原理可以這樣描述:當(dāng)一定體積的濕空氣在恒定的總壓下均勻冷卻，直空氣中的水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)時，這種狀態(tài)稱為露點；在冷卻過程中，氣體和水蒸氣的分壓保持不變。若空氣溫度為Ta，結(jié)露溫度為Td，則濕空氣的相對濕度可由下式計算，U=[(露點溫度Td時的飽和水壓)/(原始溫度Ta時的飽和水壓)] *查表可得%公式中的飽和水壓值。0℃以下，水蒸氣達(dá)到飽和時，水在鏡面上結(jié)冰，此時的溫度也叫霜點。

目前市面上的露點儀大致可以分為以下幾類:

1。鏡面型露點儀不同含水量的氣體在不同溫度下會凝結(jié)在鏡面上。使用光電技術(shù)，暴露層并測量冷凝溫度。

2冷鏡型露點儀直接露點顯示。鏡面制冷方式有半導(dǎo)體制冷、液氮制冷和高壓空氣制冷。鏡面露點儀采用直接測量法，在保證結(jié)露準(zhǔn)確、鏡面制冷效率高、冷凝溫度測量的前提下，可作為標(biāo)準(zhǔn)露點儀使用。目前精度達(dá)到0.1℃(露點溫度)，一般精度可以達(dá)到0.5℃以內(nèi)。

3電傳感器類型露點儀利用親水或疏水材料作為介質(zhì)，形成電容或電阻。含水氣體流過后，介電常數(shù)或電導(dǎo)率發(fā)生相應(yīng)變化。通過測量當(dāng)時的電容或電阻值，就可以知道當(dāng)時氣體的含水量。DP900露點儀為例子這種傳感器設(shè)計在露點系統(tǒng)上，構(gòu)成了電傳感器露點分析儀。目前精度達(dá)到1.0℃(露點溫度)，一般精度可以達(dá)到3℃以內(nèi)。

4電解法露點儀基于五氧化二磷等物質(zhì)吸收水分分解成極性分子，從而在電極上積累電荷的特性，設(shè)計了一種基于含水量單位制的電解式微量水分儀。目前精度達(dá)到1.0℃(露點溫度)，一般精度可以達(dá)到3℃以內(nèi)。

5晶體振蕩型露點儀晶體振蕩型露點儀可以利用晶體潤濕后振蕩頻率發(fā)生變化的特性來設(shè)計。這是一個比較新的技術(shù)，目前還處于不成熟的階段。國外有相關(guān)產(chǎn)品，但是精度差，成本高。

6露點儀紅外型露點儀可利用氣體中水的紅外光譜吸收特性進(jìn)行設(shè)計。目前這種儀器測量低露點比較困難，主要是紅外探測器的峰值檢出率達(dá)不到吸收微量水的水平，氣體中其他成分的含量干擾紅外光譜的吸收。但這是一項新的技術(shù)，對于環(huán)境氣體水分含量的非接觸在線監(jiān)測具有重要意義。

7半導(dǎo)體傳感器露點儀每個水分子都有其固有的振動頻率。當(dāng)它進(jìn)入半導(dǎo)體晶格的間隙時，與電荷激發(fā)的晶格發(fā)生共振，其共振頻率與水的摩爾數(shù)成正比。水分子的共振可以使半導(dǎo)體結(jié)發(fā)射自由電子，從而增加晶格的電導(dǎo)率，阻抗。利用這一特性設(shè)計的半導(dǎo)體露點儀可以測量露點為-100℃的微量水分。

審核編輯黃宇