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濕度測量概述
隨著社會的發(fā)展進步,各行各業(yè)甚至是在我們平日生活中都和濕度得很緊密,在很多方面已經(jīng)成為了*的重要參數(shù),那么到底怎樣理解“濕度”及和它相關(guān)的其他名詞呢?下面就讓我們一起走進“濕度”的大家庭,一同去認(rèn)識一下它們。
一、濕度定義
濕度很久以前就與生活存在著密切的關(guān)系,但用數(shù)量來進行表示較為困難。對濕度的表示方法有濕度、相對濕度、露點、濕氣與干氣的比值(重量或體積)等等。首先讓我們先來認(rèn)識一下和濕度相關(guān)的幾個常用名記詞。
1、飽和水蒸氣壓(Saturation Vapor Pressure) :
氣體中所含水蒸氣的量是有限度的,當(dāng)這個量達到限度的狀態(tài)即可稱之為飽和,此時的水蒸氣壓即稱為飽和水蒸氣壓。此物理量亦隨著溫度,壓力的變化而變化,并且0℃以下即使同一濕度,與水共存的飽和水蒸氣壓(esw)和與冰共存的飽和水蒸氣壓(esi)的值不同,通常所采用的是與水共存的飽和水蒸氣壓(esw)。
2、相對濕度(Relative humidity):
在計量法中規(guī)定,濕度定義為“物象狀態(tài)的量”。日常生活中所指的濕度為相對濕度,用RH%表示。總言之,即氣體中(通常為空氣中)所含水蒸氣量(水蒸氣壓e)與其空氣相同情況下飽和水蒸氣量(飽和水蒸氣壓es)的百分比。
用符號表示為∶rh=e/es×100%
但是,溫度和壓力的變化導(dǎo)致飽和水蒸氣壓的變化,rh也將隨之而變化。
3、濕度(Absolutehumidity):
單位體積(1m3)的氣體中含有水蒸氣的質(zhì)量(g)。
表示∶D=g/m3
但是,即使水蒸氣量相同,由于溫度和壓力的變化氣體體積也要發(fā)生變化,即濕度D發(fā)生變化。D為容積基準(zhǔn)。
4、露點(Dew Point)
溫度較高的氣體其所含水蒸氣也較多,將此氣冷卻后,其所含水蒸氣的量即使不發(fā)生變化,相對濕度增加,當(dāng)達到一定溫度時相對rh達到100%飽和,此時,繼續(xù)進行冷卻的話,其中一部分的水蒸氣將凝聚成露。此時的溫度即為露點溫度(Dew Point Temperature)。露點在0℃以下結(jié)冰時即為霜點(Frost Point)。
二、濕度測量方法
濕度測量從原理上劃分有二、三十種之多。但濕度測量始終是計量領(lǐng)域中的難題之一。一個看似簡單的量值,深究起來,涉及相當(dāng)復(fù)雜的物理—化學(xué)理論分析和計算,初涉者可能會忽略在濕度測量中必需注意的許多因素,因而影響傳感器的合理使用。
常見的濕度測量方法有:動態(tài)法(雙壓法、雙溫法、分流法),靜態(tài)法(飽和鹽法、硫酸法),露點法,干濕球法和電子式傳感器法。
①靜態(tài)法中的飽和鹽法是濕度測量中zui常見的方法,簡單易行。但飽和鹽法對液、氣兩相的平衡要求很嚴(yán),對環(huán)境溫度的穩(wěn)定要求較高。用起來要求等很長時間去平衡,低濕點要求更長。特別在室內(nèi)濕度和瓶內(nèi)濕度差值較大時,每次開啟都需要平衡6~8小時。
②露點法是測量濕空氣達到飽和時的溫度,是熱力學(xué)的直接結(jié)果,準(zhǔn)確度高,測量范圍寬。計量用的精密露點儀準(zhǔn)確度可達±0.2℃甚至更高。但用現(xiàn)代光—電原理的冷鏡式露點儀價格昂貴,常和標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器配套使用。
③雙壓法、雙溫法是基于熱力學(xué)P、V、T平衡原理,平衡時間較長,分流法是基于濕氣和干空氣的混合。由于采用了現(xiàn)代測控手段,這些設(shè)備可以做得相當(dāng)精密,卻因設(shè)備復(fù)雜,昂貴,運作費時費工,主要作為標(biāo)準(zhǔn)計量之用,其測量精度可達±2%RH以上。
④干濕球法,這是18世紀(jì)就發(fā)明的測濕方法。歷史悠久,使用zui普遍。干濕球法是一種間接方法,它用干濕球方程換算出濕度值,而此方程是有條件的:即在濕球附近的風(fēng)速必需達到2.5m/s以上。普通用的干濕球溫度計將此條件簡化了,所以其準(zhǔn)確度只有5~7%RH,干濕球也不屬于靜態(tài)法,不要簡單地認(rèn)為只要提高兩支溫度計的測量精度就等于提高了濕度計的測量精度。
⑤電子式濕度傳感器法,電子式濕度傳感器產(chǎn)品及濕度測量屬于90年代興起的行業(yè), 近年來,國內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長足進步。濕敏傳感器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測的方向迅速發(fā)展,為開發(fā)新一代濕度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件,也將濕度測量技術(shù)提高到新的水平。
三、電子式濕度傳感器的特點:
電子式濕度傳感器是近幾十年,特別是近20年才迅速發(fā)展起來的。濕度傳感器生產(chǎn)廠在產(chǎn)品出廠前都要采用標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器來逐支標(biāo)定,電子式濕度傳感器的準(zhǔn)確度可以達到2%一3%RH。
在實際使用中,由于塵土、油污及有害氣體的影響,使用時間一長,會產(chǎn)生老化,精度下降,濕度傳感器年漂移量一般都在±2%左右,一般情況下,生產(chǎn)廠商會標(biāo)明1次標(biāo)定的有效使用時間為1年或2年,到期需重新標(biāo)定。
電子式濕度傳感器的精度水平要結(jié)合其長期穩(wěn)定性去判斷,一般說來,電子式濕度傳感器的長期穩(wěn)定性和使用壽命不如干濕球濕度傳感器。
濕度傳感器是采用半導(dǎo)體技術(shù),因此對使用的環(huán)境溫度有要求,超過其規(guī)定的使用溫度將對傳感器造成損壞。