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濕度測(cè)量常識(shí)

閱讀:2302        發(fā)布時(shí)間:2010-8-30

濕度測(cè)量常識(shí)

     隨著社會(huì)的發(fā)展,社會(huì)的各行各業(yè)甚在我們?nèi)粘5纳钪卸己蜐穸鹊迷絹碓骄o密,在很多方面已經(jīng)成為了非常重要的參數(shù),那么到底怎樣理解“濕度”及和它相關(guān)的一些名詞呢?下面就讓我們一起走進(jìn)“濕度”的大家庭,一同去認(rèn)識(shí)一下它們。
 
一、濕度定義
    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(duì)濕度的表示方法有濕度、相對(duì)濕度、露點(diǎn)、濕氣與干氣的比值(重量或體積)等等。先讓我們先來認(rèn)識(shí)一下和濕度相關(guān)的幾個(gè)常用名記詞。
   
    1、相對(duì)濕度(Relative humidity):在計(jì)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(duì)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e)與其空氣相同情況下飽和水蒸氣量(飽和水蒸氣壓es)的百分比。 用符號(hào)表示為∶rh=e/es×100%
    但是,溫度和壓力的變化導(dǎo)致飽和水蒸氣壓的變化,rh也將隨之而變化。 
    下面解釋一下飽和水蒸氣壓
    飽和水蒸氣壓(Saturation Vapor Pressure) :氣體中所含水蒸氣的量是有限度的,當(dāng)這個(gè)量達(dá)到限度的狀態(tài)即可稱之為飽和,此時(shí)的水蒸氣壓即稱為飽和水蒸氣壓。此物理量亦隨著溫度,壓力的變化而變化,并且0℃以下即使同一濕度,與水共存的飽和水蒸氣壓(esw)和與冰共存的飽和水蒸氣壓(esi)的值不同,通常所采用的是與水共存的飽和水蒸氣壓(esw)。
   
    2、濕度(Absolute humidity) :單位體積(1m3)的氣體中含有水蒸氣的質(zhì)量(g)。  表示∶D=g/m3  但是,即使水蒸氣量相同,由于溫度和壓力的變化氣體體積也要發(fā)生變化,即濕度D發(fā)生變化。D為容積基準(zhǔn)。
    
    3、露點(diǎn)(Dew Point)溫度較高的氣體其所含水蒸氣也較多,將此氣冷卻后,其所含水蒸氣的量即使不發(fā)生變化,相對(duì)濕度增加,當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)相對(duì)rh達(dá)到100%飽和,此時(shí),繼續(xù)進(jìn)行冷卻的話,其中一部分的水蒸氣將凝聚成露。此時(shí)的溫度即為露點(diǎn)溫度(Dew Point Temperature)。露點(diǎn)在0℃以下結(jié)冰時(shí)即為霜點(diǎn)(Frost Point)。 

二、濕度測(cè)量方法
    濕度測(cè)量從原理上劃分有二、三十種之多。但濕度測(cè)量始終是世界計(jì)量領(lǐng)域中的難題之一。一個(gè)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(jì)算,初涉者可能會(huì)忽略在濕度測(cè)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(cè)量方法有:動(dòng)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(shí)間較長,分流法是基于濕氣和干空氣的混合。由于采用了現(xiàn)代測(cè)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(shí)費(fèi)工,主要作為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量之用,其測(cè)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(cè)量中 常見的方法,簡單易行。但飽和鹽法對(duì)液、氣兩相的平衡要求很嚴(yán),對(duì)環(huán)境溫度的穩(wěn)定要求較高。用起來要求等很長時(shí)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(shí),每次開啟都需要平衡6~8小時(shí)。
    ③ 露點(diǎn)法是測(cè)量濕空氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度,是熱力學(xué)的直接結(jié)果,準(zhǔn)確度高,測(cè)量范圍寬。計(jì)量用的精密露點(diǎn)儀準(zhǔn)確度可達(dá)±0.2℃甚更高。但用現(xiàn)代光—電原理的冷鏡式露點(diǎn)儀價(jià)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(cè)濕方法。歷史悠久,使用 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(jì)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(jì)的測(cè)量精度就等于提高了濕度計(jì)的測(cè)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(cè)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(cè)的方向迅速發(fā)展,為開發(fā)新一代濕度測(cè)控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件,也將濕度測(cè)量技術(shù)提高到新的水平。
   
三、濕度測(cè)量方案的選擇
    現(xiàn)代濕度測(cè)量方案 主要的有兩種:干濕球測(cè)濕法,電子式濕度傳感器測(cè)濕法。下面對(duì)這兩種方案進(jìn)行比較,以便客戶選擇適合自己的濕度測(cè)量方法。
   
    干濕球濕度計(jì)的特點(diǎn):
    早在18世紀(jì)人類就發(fā)明了干濕球濕度計(jì),干濕球濕度計(jì)的準(zhǔn)確度還取決于干球、濕球兩支溫度計(jì)本身的精度;濕度計(jì)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(shí),才能達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度。干濕球濕度計(jì)的準(zhǔn)確度只有5%一7%RH。
    干濕球測(cè)濕法采用間接測(cè)量方法,通過測(cè)量干球、濕球的溫度經(jīng)過計(jì)算得到濕度值,因此對(duì)使用溫度沒有嚴(yán)格限制,在高溫環(huán)境下測(cè)濕不會(huì)對(duì)傳感器造成損壞。
    干濕球測(cè)濕法的維護(hù)相當(dāng)簡單,在實(shí)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(cè)濕法不會(huì)產(chǎn)生老化,精度下降等問題。所以干濕球測(cè)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):
    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(shí)際使用中,由于塵土、油污及有害氣體的影響,使用時(shí)間一長,會(huì)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,一般情況下,生產(chǎn)廠商會(huì)標(biāo)明1次標(biāo)定的有效使用時(shí)間為1年或2年,到期需重新標(biāo)定。九純健科技的濕度傳感器每年的漂移量在±1%以內(nèi),我們可以對(duì)九純健的產(chǎn)品進(jìn)行免費(fèi)標(biāo)定,同時(shí)也可以為其它品牌的產(chǎn)品代為標(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。

四、濕度傳感器選擇的注意事項(xiàng)
    ①.選擇測(cè)量范圍
    和測(cè)量重量、溫度一樣,選擇濕度傳感器先要確定測(cè)量范圍。除了氣象、科研部門外,搞溫、濕度測(cè)控的一般不需要全濕程(0-100%RH)測(cè)量。
   
    ②、選擇測(cè)量精度
    測(cè)量精度是濕度傳感器 重要的指標(biāo),每提高—個(gè)百分點(diǎn),對(duì)濕度傳感器來說就是上一個(gè)臺(tái)階,甚是上一個(gè)檔次。因?yàn)橐_(dá)到不同的精度,其制造成本相差很大,售價(jià)也相差甚遠(yuǎn)。所以使用者一定要量體裁衣,不宜盲目追求“高、精、尖”。
    如在不同溫度下使用濕度傳感器,其示值還要考慮溫度漂移的影響。*,相對(duì)濕度是溫度的函數(shù),溫度嚴(yán)重地影響著空間內(nèi)的相對(duì)濕度。溫度每變化0.1℃。將產(chǎn)生0.5%RH的濕度變化(誤差)。使用場合如果難以做到恒溫,則提出過高的測(cè)濕精度是不合適的。
    多數(shù)情況下,如果沒有的控溫手段,或者被測(cè)空間是非密封的,±5%RH的精度就足夠了。對(duì)于要求控制恒溫、恒濕的局部空間,或者需要隨時(shí)跟蹤記錄濕度變化的場合,再選用±3%RH以上精度的濕度傳感器。
    而精度高于±2%RH的要求恐怕連校準(zhǔn)傳感器的標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器也難以做到,更何況傳感器自身了。相對(duì)濕度測(cè)量儀表,即使在20—25℃下,要達(dá)到2%RH的準(zhǔn)確度仍是很困難的。通常產(chǎn)品資料中給出的特性是在常溫(20℃±10℃)和潔凈的氣體中測(cè)量的 。

     ③、考慮時(shí)漂和溫漂
    在實(shí)際使用中,由于塵土、油污及有害氣體的影響,使用時(shí)間一長,電子式濕度傳器會(huì)產(chǎn)生老化,精度下降,電子式濕度傳器年漂移量一般都在±2%左右,甚更高。一般情況下,生產(chǎn)廠商會(huì)標(biāo)明1次標(biāo)定的有效使用時(shí)間為1年或2年,到期需重新標(biāo)定。
 
    ④、其它注意事項(xiàng)
    濕度傳感器是非密封性的,為保護(hù)測(cè)量的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性,應(yīng)盡量避免在酸性、堿性及含有機(jī)溶劑的氣氛中使用。也避免在粉塵較大的環(huán)境中使用。為正確反映欲測(cè)空間的濕度,還應(yīng)避免將傳感器安放在離墻壁太近或空氣不流通的死角處。如果被測(cè)的房間太大,就應(yīng)放置多個(gè)傳感器。

    有的濕度傳感器對(duì)供電電源要求比較高,否則將影響測(cè)量精度?;蛘邆鞲衅髦g相互干擾,甚無法工作。使用時(shí)應(yīng)按照技術(shù)要求提供合適的、符合精度要求的供電電源。
  傳感器需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸時(shí),要注意信號(hào)的衰減問題。

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