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西安绿能升华仪器仪表有限责任公司
西安绿能升华仪器仪表有限责任公司
阅读：5092发布时间：2014-12-19
| 西安绿能升华仪器仪表有限责任公司(www.xalnsh.com)依据多年行业经验收集并总结：
仪器测量原理 湿度测量仪器从原理上可分为冷镜式、*吸收电解式、氧化铝电容式、薄膜电容式、电阻式、干湿球、机械式。其中*吸收电解式微水仪、氧化铝电容式露点仪一般用于低湿范围的测量，而电阻式、干湿球、机械式湿度计只能用于相对湿度的测量，冷镜式、薄膜电容式（芬兰Vaisala公司）湿度计则不仅能用于低湿的测量，还能用于中高湿，即相对湿度的测量。上述各种原理的仪器各有其优缺点。其中冷镜式露点仪是zui准确、zui可靠、zui基本的测量方法，被广泛地用于标准传递，但其缺点是价格比较昂贵，并需要有经验的人操作及保养。
冷镜式露点仪 测量原理 被测湿气进入露点测量室时掠过冷镜面，当镜面温度高于湿气的露点温度时，镜面呈干燥状态，此时光电检露装置中光源发出的光照在镜面上，几乎*反射，由光电传感器感应到并输出光电信号，经控制回路比较、放大、驱动热电泵（半导体制冷器），对镜面致冷。当镜面温度降至湿气露点温度时，镜面上开始结露（霜），光照在镜面上出现漫反射，光电传感器感应到的反射信号随之减弱，此变化经控制回路比较、放大后调节热电泵激励，使其制冷功率适当减小，zui后，镜面温度保持在样气露点温度上。镜面温度由一紧贴在冷镜面下方的铂电阻温度传感器感应，并显示在显示窗上。 目前世界上生产冷镜式露点仪的公司，例如美国的GE、Edgetech、瑞士的MBW等公司均是采用这一原理，英国的MICHELL则是采用双光路检测系统，即同时对反射光及散射光进行检测，芬兰Vaisala则是利用声波作检测系统。 在测量过程中，随着温度的降低，被测气体中的水汽接近饱和状态，由于引力作用，水分子吸附在镜面上形成一层薄薄的水膜。这是形成露的*阶段。当镜面温度继续下降时，水膜的厚度逐渐增加，这是形成露的第二阶段。在这一阶段内，自由表面对水分子的引力与水膜的表面张力之间的力量对比开始发生变化，后者的影响逐渐起支配作用。此时冷却表面上的任何不稳定的因素，例如镜面上的微小伤痕等，都会使水膜缩聚成液滴。随着镜面温度的进一步下降，露滴开始出现，通过显微镜可以看到孤立生长而且分布不规则的露滴，然后露层以很快的速度在表面上扩散，此时可以认为液-汽平衡开始，即达到露点。 应用范围 露点仪的测量范围较广，目前英国MICHELL及瑞士MBW公司开发的一系列露点仪的测量范围已达到-95℃~70℃，可以满足绝大多数的测量要求。 优缺点 优点：属基本测量，测量准确，并且仪器比较稳定无漂移，目前准确度zui高的仪器可达±0.1℃。 缺点：价格较高，对操作人员的要求较高，并需进行维护。对污染物敏感。在-20℃~0℃范围内有时会有过冷水存在，因此要特别小心区分过冷水和霜。
氧化铝电容式湿度计 测量原理 该仪器形式繁多，例如便携式电池操作的、带微处理器可进行数据处理的、显示多参数的等等。但其本质是一个电容器，通过将一薄层孔状的氧化铝沉积在导电的基体上，然后再在氧化铝薄层上涂敷一层薄金。导电基体和金薄层就形成电容器的电极。水蒸气穿过金薄层被孔状的氧化铝吸收，这个电容器的阻抗与水分子个数，即水汽分压成一定的比例。通过测量该电容器的阻抗或电容可获得水汽分压，通过换算可得到露点值。 应用范围 在中高湿范围其准确度一般为±1~±2℃，低湿范围，比如-100℃时，准确度一般为±2~±3℃。该类传感器不与烃类气体、CO、CO2、含氯氟烃气体发生反应，但对于不同的气体其漂移不同。对于某些腐蚀性气体，例如氨、SO3以及氯，则会损坏传感器，因此应尽量避免。 注意事项 这类仪器通常的测量范围为-110℃~+20℃。当被测露点较高时，会使得仪器产生较大的漂移。同时还需注意温度系数。由于其对水汽分压产生响应，因此应注意测量时气体总压的变化。 应避免灰尘、油污，测量时气体流量较大，一般为3~5（L/min），甚至更大。 优缺点 优点：较宽的响应范围，从1μL/L（ppmv）到80%RH，可以远程安装，可以现场使用，相对稳定，响应较快，温度系数较小，与流量变化无关，对水分有较高的选择性，可以在较宽的温度和压力范围内使用，日常维护量较小，体积小。 缺点：该方法是间接测量，在较高的温度下操作或某些气体会引起漂移，受腐蚀性气体的影响，必须定期校准以克服老化、滞后及污染。由于响应值非线性，因此需对每只传感器进行校准，不能通用。
*吸收电解法微量水份仪 测量原理 用连续取样的方法，使气样流经一个特殊结构的电解池，其水分被作为吸湿剂的五氧化二磷层吸收，并被电解为氢气和氧气排出，而五氧化二磷得以再生。反应过程可表示为： 合并上式得 2H2O=2H2+O2 当吸收和电解达成平衡后，进入电解池的水分全部被五氧化二磷膜层吸收，并全部被电解。若已知环境温度、环境压力和气样流量，根据法拉第电解定律和气体定律可推导出水的电解电流与气样含水量之间的关系. 由此可知，电解电流的大小正比于气样中的含水量，因此可通过测量水的电解电流来测量气样中的含水量。在标准大气压和20℃条件下，一理想气体以100ml/min的流量流经电解池，当气样含水量为1μL/L （ppmv）时，由上式计算出电解电流为13.4µA。这类仪器一般以ppmv为单位，可直接读取气样中水分含量的ppmv值。 由于铂电极的催化作用，水的电解反应系一可逆过程，所以当被测气样为氢气、氧气或含有足量的氢氧时，平衡向左移动，已经电解生成的氢和氧中有一部分复合生成水，继而又进行二次电解，使总的电解电流值偏高，此即“氢效应”和“氧效应”，或统称“复合效应”。实验表明，使用该仪器测定这一类气样的含水量时，读数将偏高几个至十几个ppmv，但此偏差集中反应在本底值上，故可以扣除。 注意事项 依据实验得知，气体的湿度μL/L （ppmv）是根据气体流量及电解电流计算得出来的，因此气体的流量必须准确控制与测量。这类仪器一般使用浮子流量计，在20℃，1atm下，用空气进行标定。假如使用时的条件不是标准条件，例如是在另外的温度和压力下，或被测气体不是空气，则需针对被测气体进行重新标定，或根据校正因子进行校正。 应用范围 测量范围一般为从几个μL/L （ppmv）到2000μL/L （ppmv），准确度一般为读数的5%或满量程的1%。可以用于多种惰性气体，某些不与P2O5反应的有机及无机气体。例如空气、氮气、氢气、氧气、氩气、氦气、氖气、一氧化碳、二氧化碳、六氟化硫、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、天然气以及某些氟里昂气体等。不能用于某些腐蚀性气体以及能与P2O5发生反应的气体，例如乙醇、某些酸性气体、不饱和烃类气体。 优缺点 优点：属测量法，稳定，不漂移。 缺点：电解池寿命有限，需要再生。高湿或低湿（<1ppmv）均会缩短其寿命。低湿时响应慢。对气体流量要求较高。不能用于某些腐蚀性气体以及能与P2O5发生反应的气体。有本底。
西安绿能升华仪器仪表有限责任公司(www.xalnsh.com)依据多年行业经验收集并总结： 电阻式湿度计 测量原理 其敏感材料是以季铵盐的聚合物溶液作基体，将这种功能基与树脂聚合物进行反应，可以产生具有立体三维的热固性树脂，具有较好的稳定性。相对湿度的变化可以导致阴极与阳极之间的电阻发生变化。 优缺点 优点：基本上没有滞后和老化，温度系数较低，便宜，能耗小。温度范围-10℃~80℃，重复性优于0.5%RH，准确度较高，一般为±2%RH，在很窄的范围内可达±1%RH。 缺点：是间接测量仪器，需定期校准，不适用于某些污染物，如果在较宽的温度范围内使用需进行温度补偿，比电容式传感器响应慢，对污染物敏感。不适用于低湿，相对湿度低于15%RH时丧失灵敏度，但当相对湿度接近100%RH时仍具有较好的性能，但冷凝有时会损坏传感器。 有些污染物对电阻式传感器影响较大，有些则对电容式传感器影响较大，因此选择传感器时主要是根据污染物的性质。
薄膜电容式湿度计 测量原理 是使用沉积在两个导电电极上的聚胺盐或醋酸纤维聚合物薄膜。当薄膜吸水或失水后，会改变两个电极间的介电常数。目前还有一种技术是使用耐高温的热固性聚合物，可使得这类传感器在高于100℃的情况下进行连续测量。 应用范围 其测量范围较广，从-50℃~100℃露点。可用于较广的温度范围内，有时不需要温度补偿。耐高温的热固性树脂允许这类电容式湿度传感器可以在温度185℃下进行连续测量，zui高使用温度取决于传感器的包装材料。对于热固性树脂的传感器来说，其另一个优点是在-50℃~100℃温度范围内，温度系数较小，因此可以很容易地在很宽的范围内达到准确测量。 所有的相对湿度传感器都对温度敏感，假如在一个温度下进行校准，在另外温度下使用时会带来误差。聚合物传感器的一个优点就是它们对温度的依赖性较小，即温度系数较小。因此当使用温度与校准温度不同时，其误差较小。如果在极限温度下使用，或对准确度要求较高，则需进行电子温度补偿。当温度跨度小于50℃时，进行温度补偿较容易。当温度范围再宽时，进行温度补偿则有些困难。但是现代的聚合物传感器可以在很窄的范围内准确度达到±1%RH，在很宽的温度和湿度范围内可以达到±3%RH。使用一段时间后，或被污染后，需进行重新校准。 优缺点 优点：响应快，温度及湿度测量范围宽，线性好，几乎没有滞后，稳定性及重复性较好，温度系数低，成本低。 缺点：间接测量仪器，需定期校准，对某些污染物敏感，不能在腐蚀性的环境下工作；尽管很低，仍具有温度依赖性。
机械式湿度计 测量原理 毛发、肠膜、尼龙和聚酰亚胺等有机高分子材料的长度都会随着相对湿度的变化而发生变化。机械式湿度计就是利用这一特性，将上述材料制成线状、带状感湿元件或涂覆在弹性材料上卷成游丝状感湿元件，然后通过机械放大装置将由湿度改变引起的几何量变化用指针指示出来或用记录笔记录下来，从而直接指示相对湿度。适用于实验室、机房、仓库、厂房等室内环境温湿度的测量。 优缺点 优点：便宜，对大多数污染物不敏感，不需要电源，可以做*记录。 缺点：漂移，如果在某一湿度下使用较长的时间会丧失其灵敏度，不能用于0℃以下，响应慢，运输或振动摇摆会破坏其性能。
西安绿能升华仪器仪表有限责任公司依据多年行业经验收集并总结： 干湿球湿度计 测量原理 干湿球湿度计由两支规格*相同的温度计组成，一支称为干球温度计，温泡暴露在被测气体中，用以测量环境温度，示值用Ta(ta)表示。另一支为湿球温度计，其温泡用特制纱布包裹，纱布套要保持湿润。当湿球周围的空气处于不饱和状态时，湿球纱布套上的水分就会不断蒸发，由于水分蒸发需要吸收热量，从而使湿球的温度下降，其示值用Tw(tw)表示。湿球水分蒸发的速度与其周围气体的水分含量有关，当气体湿度越低时，水分蒸发越快，湿球温度亦越低，反之亦然。获得准确的干、湿球温度后，借助于湿球方程换算出湿度值。 由于其简单及低成本，在过去相当长的一段时间内，干湿球湿度计是使用zui多的一种类型。 一个设计及维护较好的湿度计，在温度5℃~80℃范围内，若温度准确度为±0.2℃，相对湿度的准确度约为±3%RH。这种原理的湿度计的准确度依赖于温度计的准确度。对于某些的测量，经常使用铂电阻温度计。总起来说，干湿球湿度计是基本测量法，如果使用经过校准的温度计，并且正确操作，例如阿斯曼湿度计，可以得到准确的、可靠的、可重复的测量结果。因此在过去这种湿度计经常被用做标准。但是许多操作者，特别是在工业领域，没有足够的精力和时间，因此得到的结果是不准确的，也是不可靠的，目前干湿球湿度计正逐渐被现代仪器所代替。 优缺点 优点：当相对湿度接近100%RH时，可以得到较高的准确度。尽管若湿球温度计被污染或使用不当时会带来误差，但由于该装置比较简单，使得维修费用非常低。可以用于室温高于100℃的场合，是基本测量，稳定性好，简单，便宜，成本低。 缺点：需要某些技巧以得到准确的测量结果，并需要进行计算才能得到zui终结果。要求大量的气体样品，并且气体样品有可能被湿纱布加湿。当被测气体的相对湿度低于15%RH时，要想使湿球温度得到足够的降低很困难。当湿球温度低于0℃时，很难得到可靠的结果。由于要不断地给湿球温度计补充水，因此体积不可能太小。由于灰尘、油性物质或其它污染物会污染纱布，或者水流动不足，都会导致湿球温度偏高，zui终导致的相对湿度结果偏高。另外对结果产生影响的因素还有温度测量误差、风速、辐射误差等。在20℃时，干湿球温度差的误差为0.1℃时，相对湿度的误差为1%RH。 西安绿能升华仪器仪表有限责任公司专业研发生产气体分析仪,氧分析仪,露点仪,红外分析仪及定制化烟气分析仪,承接各类仪表OEM，分析系统定制，欢迎客户咨询选购。 |
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