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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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# s/ d0 N/ A9 s; X
1 u' H& H1 y$ k/ }! N重量法
) K  @3 e& J8 A. i6 X/ Z4 z- J& j5 }8 B8 @, f0 m
  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。 / Y6 M* C& \9 Z% {0 l& y% E0 g

4 C1 `& |7 ~6 k8 N4 H/ \. J7 d  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。 % O6 e. H1 ]- y* V9 [

# m* h0 V: E; q1 V4 S电解法% ~6 J; m. {" p

( q- a# X! a+ h. \  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。 1 r. @* k- t/ m7 |' M: ~
# h7 Q% U* W: S3 O+ L0 q
振动频率法
' [' J. v& N5 l9 b' Y/ v- G, b# W7 f- x  h8 G  V8 [
  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。 % @- u* K0 M6 Q( U
& k& m' ^1 [; n& L: G/ n5 S2 G! t
冷镜法( k4 \. a5 n, A/ E7 c; s( n( A
0 q7 ?4 i4 k4 t' Y' L
  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。
  V8 C: l8 I: L1 v( m' c
8 Q0 j- H& a& B; w阻容法: z% y' a$ d) _

  w, G* E! d$ u- @  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。/ g3 C8 G6 O% A2 E1 J, [9 a

7 L3 F& ^2 z' z9 J8 s5 T湿度测量方法4 w2 K7 M4 V) U4 u

  I" j3 E, k3 S) Z  MICHELL公司Optidew Vision 冷镜法露点仪
/ Y3 r& O& k' ^9 n. A3 y4 [( Z
& x9 P. |( H* k+ z& y' U镜面式露点仪
7 ~* [" S: T; w, {" f0 m8 D3 `& i4 ~9 F
  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。
1 _8 `8 Q2 V- l' @) s6 W5 P/ n9 ^9 Q# ]
电传感器式露点仪) I9 W  ^- @& U# p/ d$ c% Q/ M

3 Z$ I: z3 M1 j( D$ F) v' 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。 + K6 z7 o% B7 X3 q$ W4 e' S2 M

6 J+ W. U5 _3 z7 P电解法露点仪- A( {3 j9 K- g0 a6 `: v: I9 ?) O. d

7 ?9 _2 @( ]! @/ b% U$ D  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。
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% z0 L  Z! g2 Q  W晶体振荡式露点仪9 }& l* q! N: Z9 T8 a' L

$ p- U" p: Q5 c8 J  p  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 H8 {1 J- w- M% [0 l/ }7 i+ A

0 F6 L1 P* [7 j( h1 j) b6 U红外露点仪
; G4 p3 i$ ~) F: j, k& Q# ~( c: |3 J4 {0 G$ t/ o
  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。
% {: P- {9 A: g9 m* Y+ \9 a0 J7 x, C4 O" Y6 `
半导体传感器露点仪
4 U3 x1 C7 a7 P5 b" s0 v/ x
$ b/ r# r) w8 }3 T5 L  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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* \  v$ B. u6 r7 ]
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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