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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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; |7 |2 E: \* K' o$ z4 Q! L重量法7 ^. |; ]& n% ]8 L0 _: b! M
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  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。 1 _% `/ O( g4 z, I) ?$ ~

* A  w4 H  b8 f  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。 % G* Z& e  c2 h' V( J' F( V

0 D4 |: u' r/ I8 S% k) V电解法
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7 C: J6 ?6 m1 E1 L" R# \. ~  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。 5 y+ Y2 g( D, H8 l! q
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振动频率法( H4 Y" }* u" x& x% O) k1 h4 I& C
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  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。
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* d7 i  ]; l7 P8 t9 F冷镜法7 E+ E9 v+ K1 e! a5 j3 K  X

# i" b* e. ~  J+ W1 a( Y' y  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。
7 T% G$ Z& A& G: m+ V& n# t. ?3 U* _+ `0 y5 I' O
阻容法
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8 I8 v6 [4 E% e, Z  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。! `; f2 a, P6 w# N. E& {

' S+ V, `4 W/ h. U7 ^湿度测量方法
- W3 N2 D9 k* t5 H1 Q- ^! C0 O& g4 A& n2 p: L( D
  MICHELL公司Optidew Vision 冷镜法露点仪 ( v) H1 X) H( e4 Z
* m( L  `- M5 H# W8 `
镜面式露点仪1 s  _5 Q) l2 w( E
* w* y8 x1 ~. ]+ b  Q/ g( 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。
) p' T) Y* P9 T, r' F4 e$ o, [9 t3 Z$ [/ x/ {1 c0 R* c
电传感器式露点仪0 N+ B8 l( J' \2 K) w6 x
1 P( k' }3 _5 Q) A) [
  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。 " w$ C' ]& ~. l6 B( E3 J
7 B! B2 {9 Q" R1 H- g4 s  S: @5 N$ j, C9 q1 D
电解法露点仪8 t# O0 U; b4 D7 r: H/ _1 ~

: X  ]1 u8 K3 i7 A" C  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。
% M7 D/ r8 @! Z8 A9 @7 Z: @3 X% a' H0 x, t  Y+ e0 P4 z- Y9 r
晶体振荡式露点仪+ c( Z* E' W& X: u
& E. N( {+ |! N$ r3 b$ t$ C3 c1 e
  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。
  L/ d, w" K8 D3 m; [: g: B+ w; b* R, s6 H, e$ c1 p, p) H
红外露点仪
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+ H% ]( G* f. @: f- n  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。 ' l2 j( s2 x3 |+ g% _9 K! _. w4 D4 H

# S- s) X; ^, b6 O半导体传感器露点仪
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  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。 ; V0 t9 d7 f& J4 O/ C. P9 n
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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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