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[资料] 露点仪的测量方法

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发表于 2012-5-2 12:02:12 | 显示全部楼层 |阅读模式

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! I) a5 W1 f3 U5 D8 V& n3 O
1 c- n; R, S7 O) ]2 g' c重量法
! d9 H( H' E( ?, O+ D* E6 c$ {. M6 U5 z2 f
  是一种经典的测量方法。让所测样气流经某一干燥剂,其所含水分被干燥剂吸收,精确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,最大允许误差可达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。 2 Y$ s3 y# h8 T( y6 C! f
$ e& v6 H1 d  m/ m+ s
  由以上分析可知,重量法的关键是怎样精确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。
- N6 v' U; T) r: n
0 h/ K* w7 z- V5 N" `7 s3 }电解法' l% b8 J' s% B6 Q& h8 l
! V' }+ e% O+ S9 w; ^
  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。
( G8 }0 X7 H+ s& z/ X) [
4 ]  ?3 N0 b- }; c振动频率法
  z. j7 h2 ]( v6 Y# y$ R) Q* A9 [% x, E  @1 o2 f- V9 P
  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 b$ _  n/ {& T4 p5 L( ]

: }* i' X* ~4 v  H4 M& w. L冷镜法" K5 D7 w4 n& h
: H) r0 V4 n( \
  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及英国的MICHELL公司,美国的General Eastern公司及瑞士的MBW公司等。 ' B- G( j  n3 w

! E0 b" }: ?7 T  c8 k% I* c  ^阻容法* \+ L# U7 c9 T

6 b5 d& p5 L* [3 e  {  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℃。老化和漂移严重,使用3~6个月必须校准。该方法的典型厂家代表为英国Alpha湿度仪器公司,爱尔兰的PANAMETRICS公司及美国的XENTAUR公司。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。代表产品为英国MICHELL的EASYDEW系列,采用陶瓷基底的氧化铝电容及C2TX微处理器。
$ F$ B( u, X  h3 q1 s8 ^7 E" J' C4 T( i" O1 z6 S. ~
湿度测量方法
+ E/ A$ {, z  \1 }7 F1 o5 Z  p; G1 M) M8 o1 x( X/ p
  MICHELL公司Optidew Vision 冷镜法露点仪 & Y; U3 p( ]" T1 g) m9 r+ T  S4 U6 v
# I: E% q  @0 x" J% r& I2 g& k6 x
镜面式露点仪4 d/ F0 k( l4 k. _! s
1 f; V* e# d4 L7 b6 L7 l" A0 V
  不同水份含量的气体在不同温度下的镜面上会结露。采用光电检测技术,检测出露层 并测量结露时的温度,直接显示露点。镜面制冷的方法有:半导体制冷、液氮制冷和高压空气制冷。镜面式露点仪采用的是直接测量方法,在保证检露准确、镜面制冷高效率和精密测量结露温度前提下,该种露点仪可作为标准露点仪使用。目前国际上最高精度达到±0.1℃(露点温度),一般精度可达到±0.5℃以内。
. S! _. f, [" ~+ n7 Y8 o
# C/ z( O+ b0 v% y" L0 f! f电传感器式露点仪
( r0 e4 B  @, N1 Z: D1 _( m0 w3 h' n5 K* I
  采用亲水性材料或憎水性材料作为介质,构成电容或电阻,在含水份的气体流经后,介电常数或电导率发生相应变化,测出当时的电容值或电阻值,就能知道当时的气体水份含量。建立在露点单位制上设计的该类传感器,构成了电传感器式露点分析仪。目前国际上最高精度达到±1.0℃(露点温度),一般精度可达到±3℃以内。 + a. C' t  D1 f3 x0 A- I; T

* s- B; E& W3 _; D! E( K电解法露点仪2 ~2 Z( U2 n& G: z% u. L. a
" J& |4 q- K$ X; v0 ?1 X! X* f
  利用五氧化二磷等材料吸湿后分解成极性分子,从而在电极上积累电荷的特性,设计出建立在绝对含湿量单位制上的电解法微水份仪。目前国际上最高精度达到±1.0℃(露点温度),一般精度可达到±3℃以内。   p" z6 N: [& `) Y, z' i/ Q: J
+ b" L( ^3 z+ c
晶体振荡式露点仪
) R0 Y3 N: r0 }6 ]- @. T% {( d) _9 y
) {0 o: H8 o/ t; r' v  利用晶体沾湿后振荡频率改变的特性,可以设计晶体振荡式露点仪。这是一项较新的技术,目前尚处于不十分成熟的阶段。国外有相关产品,但精度较差且成本很高。
6 N7 X' L. Q, I! I4 t" \" N8 y4 X7 \4 j" y
红外露点仪( V: A3 k/ k' c* w! \# n
2 j5 F3 {1 G# X- j
  利用气体中的水份对红外光谱吸收的特性,可以设计红外式露点仪。目前该仪器很难测到低露点,主要是红外探测器的峰值探测率还不能达到微量水吸收的量级,还有气体中其他成份含量对红外光谱吸收的干扰。但这是一项很新的技术,对于环境气体水份含量的非接触式在线监测具有重要的意义。 1 |0 E; K) o: c3 v! G8 F; m
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半导体传感器露点仪
6 H* w: H& o: q& W5 \$ }3 p) {9 [8 B' N5 Q, P
  每个水分子都具有其自然振动频率,当它进入半导体晶格的空隙时,就和受到充电激励的晶格产生共振,其共振频率与水的摩尔数成正比。水分子的共振能使半导体结放出自由电子,从而使晶格的导电率增大,阻抗减小。利用这一特性设计的半导体露点仪可测到-100℃露点的微量水份。
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# T9 |( @9 c4 E9 p% `8 C
发表于 2013-3-14 14:36:04 | 显示全部楼层
很好很实用
发表于 2013-3-17 20:57:34 | 显示全部楼层
正在使用的是一台冷镜式的。
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