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露点仪(湿度测量仪器)的测量原理

关键词：露点仪，微量水，露点，重量法，冷镜法，阻容法（电容法）
一．引言

随着工业经济的高速发展，为了要得到高质量的产品或设备正常地运行，许多行业如石油、化工、空分、电力、电子、航空航天、冶金、纺织等对湿度测量的要求越来越高，因而，湿度测量已逐渐成为一个新兴的技术领域，在86年我国正式成立了湿度与水分专业委员会，并开展了多次学术交流会，湿度的一些计量检定规程也逐步建立。根据有关规程，湿度被定义为气体中的水蒸气含量，常用单位有：克/升，PPM，mmHg，露点及相对湿度等。习惯上以露点-20℃为界把所测气体分为高湿度气体与低湿度气体（即微量水），这里重点介绍低湿度气体的测量。

二．湿度测量方法

根据国标GB11605-89《湿度测量方法》所著，湿度测量共有七种方法，这里不一一赘述。笔者重点对市场上流行的几种微量水测量方法及露点仪选型重新归类并简单介绍如下：

1．重量法：

是一种经典的测量方法。让所测样气流经某一干燥剂，其所含水分**燥剂吸收，**称取干燥剂吸收的水分含量，与样气体积之比即为样气的湿度。该方法的优点是精度高，*大允许误差可达0.1%；缺点是具体操作比较困难，尤其是必须得到足够量的吸收水质量（一般不小于0.6克），这对于低湿度气体尤其困难，必须加大样气流量，结果会导致测量时间和误差增大（测得的湿度不是瞬时值）。因而该方法只适合于测量露点-32℃以上的气体，可以说市场上纯粹利用该方法测湿度的仪器较少。

由以上分析可知，重量法的关键是怎样**测量干燥剂吸收的水分含量，因为直接测量比较困难，由此衍生了两种间接测量吸收水含量的方法。

A.电解法：就是将干燥剂吸收的水分经电解池电解成氢气和氧气排出，电解电流的大小与水分含量成正比，通过检测该电流即可测得样气的湿度。该方法弥补了重量法的缺点，测量量程可达-80℃以下，且精度较好，价格便宜；缺点是电解池气路需要在使用前干燥很长时间，且对气体的腐蚀性及清洁性要求较高。采用该方法的仪器较多，典型的是美国Edgetech公司的1-C型微水仪和杜邦公司的M303及国产的USI系列产品。

B.振动频率法：就是将重量法中的干燥剂换用一种吸湿性的石英晶体，根据该晶体吸收水分质量不同时振动频率不同的特点，让样气和标准干燥气流经该晶体，因而产生不同的振动频率差△f1和△f2，计算两频率之差即可得到样气的湿度。该方法具有电解法一样的优点，且使用前勿须干燥。典型代表仪器是美国AMETEK公司的560B。

2．冷镜法：

也是一种经典的测量方法。让样气流经露点冷镜室的冷凝镜，通过等压制冷，使得样气达到饱和结露状态（冷凝镜上有液滴析出），测量冷凝镜此时的温度即是样气的露点。该方法的主要优点是精度高，尤其在采用半导体制冷和光电检测技术后，不确定度甚至可达0.1℃；缺点是响应速度较慢，尤其在露点-60℃以下，平衡时间甚至达几个小时，而且此方法对样气的清洁性和腐蚀性要求也较高，否则会影响光电检测效果或产生‘伪结露’造成测量误差。该方法的典型厂家代表是美国的GeneralEastern公司和Edgetech公司，瑞士的MBW公司以及英国的PROTIMETER公司等。

3．阻容法（电容法）：

是一种不断完善的湿度测量方法。利用一个高纯铝棒，表面氧化成一层超薄的氧化铝薄膜，其外镀一层多空的网状金膜，金膜与铝棒之间形成电容，由于氧化铝薄膜的吸水特性，导致电容值随样气水分的多少而改变，测量该电容值即可得到样气的湿度。该方法的主要优点是测量量程可更低，甚至达-100℃，另一突出优点是响应速度非常快，从干到湿响应一分钟可达90%，因而多用于现场和快速测量场合；缺点是精度较差，不确定度多为±2～3℃。但随着各厂家的不断努力，该方法正在逐渐得到完善，例如，通过改变材料和提高工艺使得传感器稳定度大大提高，通过对传感器响应曲线的补偿作到了饱和线性，解决了自动校准问题。该方法的典型厂家代表为英国Alpha湿度仪器公司，英国SHAW公司、爱尔兰的PANAMETRICS公司及美国的XENTAUR公司。
以上是关于露点仪(湿度测量仪器)的测量原理有讲述

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