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露点仪湿度测量方法

发布时间: 2021-03-17  点击次数: 17次

湿度测量

镜面式
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。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。上精度达到±0.1℃(露点温度),一般精度可达到±0.5℃以内电传感器式露点仪
采用亲水性材料或作为介质,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。上精度达到±1.0℃(露点温度),一般精度可达到±3℃以内。
电解法露点仪
利用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,设计出建立在含湿量单位制上的电解法微水份仪。
晶体振荡式露点仪
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,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。

红外露点仪

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。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。半导体传感器
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。
露点仪重量法
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,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。
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。

电解法

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。振动频率法
就是将重量法中的干燥剂换用一种吸湿性的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。冷镜法
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。
 

阻容法

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。
 
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