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露點儀的基本測量方法

什么是露點儀?露點儀就是能直接測出露點溫度的儀器。使一個鏡面處在樣品濕空氣中降溫,直到鏡面上隱現(xiàn)露滴(或冰晶)的瞬間,測出鏡面平均溫度,即為露()點溫度。它測濕精度高,但需光潔度很高的鏡面,精度很高的溫控系統(tǒng),以及靈敏度很高的露滴(冰晶)的光學(xué)探測系統(tǒng)。使用時必須使吸入樣本空氣的管道保持清潔,否則管道內(nèi)的雜質(zhì)將吸收或放出水分造成測量誤差。

露點儀的基本測量方法有以下幾種:

1、重量法

  是一種經(jīng)典的測量方法。讓所測樣氣流經(jīng)某一干燥劑,其所含水分**燥劑吸收,**稱取干燥劑吸收的水分含量,與樣氣體積之比即為樣氣的濕度。該方法的優(yōu)點是精度高,*大允許誤差可達0.1%;缺點是具體操作比較困難,尤其是必須得到足夠量的吸收水質(zhì)量(一般不小于0.6),這對于低濕度氣體尤其困難,必須加大樣氣流量,結(jié)果會導(dǎo)致測量時間和誤差增大(測得的濕度不是瞬時值)。因而該方法只適合于測量露點-32以上的氣體,可以說市場上純粹利用該方法測濕度的儀器較少。

  由以上分析可知,重量法的關(guān)鍵是怎樣**測量干燥劑吸收的水分含量,因為直接測量比較困難,由此衍生了兩種間接測量吸收水含量的方法。


2、
電解法

  就是將干燥劑吸收的水分經(jīng)電解池電解成氫氣和氧氣排出,電解電流的大小與水分含量成正比,通過檢測該電流即可測得樣氣的濕度。該方法彌補了重量法的缺點,測量量程可達-80以下,且精度較好,價格便宜;缺點是電解池氣路需要在使用前干燥很長時間,且對氣體的腐蝕性及清潔性要求較高。

3、
振動頻率法

  就是將重量法中的干燥劑換用一種吸濕性的石英晶體,根據(jù)該晶體吸收水分質(zhì)量不同時振動頻率不同的特點,讓樣氣和標準干燥氣流經(jīng)該晶體,因而產(chǎn)生不同的振動頻率差f1f2,計算兩頻率之差即可得到樣氣的濕度。該方法具有電解法一樣的優(yōu)點,且使用前勿須干燥。

4、冷鏡法

  也是一種經(jīng)典的測量方法。讓樣氣流經(jīng)露點冷鏡室的冷凝鏡,通過等壓制冷,使得樣氣達到飽和結(jié)露狀態(tài)(冷凝鏡上有液滴析出),測量冷凝鏡此時的溫度即是樣氣的露點。該方法的主要優(yōu)點是精度高,尤其在采用半導(dǎo)體制冷和光電檢測技術(shù)后,不確定度甚至可達0.1;缺點是響應(yīng)速度較慢,尤其在露點-60以下,平衡時間甚至達幾個小時,而且此方法對樣氣的清潔性和腐蝕性要求也較高,否則會影響光電檢測效果或產(chǎn)生偽結(jié)露造成測量誤差。


5
阻容法

是一種不斷完善的濕度測量方法。利用一個高純鋁棒,表面氧化成一層超薄的氧化鋁薄膜,其外鍍一層多空的網(wǎng)狀金膜,金膜與鋁棒之間形成電容,由于氧化鋁薄膜的吸水特性,導(dǎo)致電容值隨樣氣水分的多少而改變,測量該電容值即可得到樣氣的濕度。該方法的主要優(yōu)點是測量量程可更低,甚至達-100,另一突出優(yōu)點是響應(yīng)速度非常快,從干到濕響應(yīng)一分鐘可達90%,因而多用于現(xiàn)場和快速測量場合;缺點是精度較差,不確定度多為±23。老化和漂移嚴重,使用3~6個月必須校準。


6鏡面式露點儀

  不同水份含量的氣體在不同溫度下的鏡面上會結(jié)露。采用光電檢測技術(shù),檢測出露層并測量結(jié)露時的溫度,直接顯示露點。鏡面制冷的方法有:半導(dǎo)體制冷、液氮制冷和高壓空氣制冷。鏡面式露點儀采用的是直接測量方法,在保證檢露準確、鏡面制冷高效率和精密測量結(jié)露溫度前提下,該種露點儀可作為標準露點儀使用。目前國際上*高精度達到±0.1(露點溫度),一般精度可達到±0.5以內(nèi)。


7、電傳感器式露點儀

  采用親水性材料或憎水性材料作為介質(zhì),構(gòu)成電容或電阻,在含水份的氣體流經(jīng)后,介電常數(shù)或電導(dǎo)率發(fā)生相應(yīng)變化,測出當時的電容值或電阻值,就能知道當時的氣體水份含量。建立在露點單位制上設(shè)計的該類傳感器,構(gòu)成了電傳感器式露點分析儀。目前國際上*高精度達到±1.0(露點溫度),一般精度可達到±3以內(nèi)。


8、電解法露點儀

  利用五氧化二磷等材料吸濕后分解成極性分子,從而在電極上積累電荷的特性,設(shè)計出建立在**含濕量單位制上的電解法微水份儀。目前國際上*高精度達到±1.0(露點溫度),一般精度可達到±3以內(nèi)。

9、晶體振蕩式露點儀

  利用晶體沾濕后振蕩頻率改變的特性,可以設(shè)計晶體振蕩式露點儀。這是一項較新的技術(shù),目前尚處于不十分成熟的階段。國外有相關(guān)產(chǎn)品,但精度較差且成本很高。


10、紅外露點儀

  利用氣體中的水份對紅外光譜吸收的特性,可以設(shè)計紅外式露點儀。目前該儀器很難測到低露點,主要是紅外探測器的峰值探測率還不能達到微量水吸收的量級,還有氣體中其他成份含量對紅外光譜吸收的干擾。但這是一項很新的技術(shù),對于環(huán)境氣體水份含量的非接觸式在線監(jiān)測具有重要的意義。

11、半導(dǎo)體傳感器露點儀

  每個水分子都具有其自然振動頻率,當它進入半導(dǎo)體晶格的空隙時,就和受到充電激勵的晶格產(chǎn)生共振,其共振頻率與水的摩爾數(shù)成正比。水分子的共振能使半導(dǎo)體結(jié)放出自由電子,從而使晶格的導(dǎo)電率增大,阻抗減小。利用這一特性設(shè)計的半導(dǎo)體露點儀可測到-100露點的微量水份。(露點儀的基本測量方法)

 
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