濕度及濕度測量的基本知識
二、濕度測量方法
濕度測量從原理上劃分有二、三十種之多。但濕度測量始終是世界計(jì)量領(lǐng)域中著名的難題之一。一個(gè)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(jì)算,初涉者可能會(huì)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(dòng)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(diǎn)法,干濕球法和電子式傳感器法。
?、匐p壓法、雙溫法是基于熱力學(xué)P、V、T平衡原理,平衡時(shí)間較長,分流法是基于絕對濕氣和絕對干空氣的精確混合。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(yùn)作費(fèi)時(shí)費(fèi)工,主要作為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量之用,其測量精度可達(dá)±2%RH以上。
?、陟o態(tài)法中的飽和鹽法,是濕度測量中最常見的方法,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(shí)間去平衡,低濕點(diǎn)要求更長。特別在室內(nèi)濕度和瓶內(nèi)濕度差值較大時(shí),每次開啟都需要平衡6~8小時(shí)。
?、勐饵c(diǎn)法是測量濕空氣達(dá)到飽和時(shí)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(jì)量用的精密露點(diǎn)儀準(zhǔn)確度可達(dá)±0.2℃甚至更高。但用現(xiàn)代光—電原理的冷鏡式露點(diǎn)儀價(jià)格昂貴,常和標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器配套使用。
?、芨蓾袂蚍?,這是18世紀(jì)就發(fā)明的測濕方法。歷史悠久,使用A。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(dá)到2.5m/s以上。普通用的干濕球溫度計(jì)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(jì)的測量精度就等于提高了濕度計(jì)的測量精度。
?、蓦娮邮綕穸葌鞲衅鞣?/p>
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(jìn)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、濕度測量方案的選擇
現(xiàn)代濕度測量方案最主要的有兩種:干濕球測濕法,電子式濕度傳感器測濕法。下面對這兩種方案進(jìn)行比較,以便客戶選擇適合自己的濕度測量方法。
干濕球濕度計(jì)的特點(diǎn):
早在18世紀(jì)人類就發(fā)明了干濕球濕度計(jì),干濕球濕度計(jì)的準(zhǔn)確度還取決于干球、濕球兩支溫度計(jì)本身的精度;濕度計(jì)必須處于通風(fēng)狀態(tài):只有紗布水套、水質(zhì)、風(fēng)速都滿足一定要求時(shí),才能達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度。干濕球濕度計(jì)的準(zhǔn)確度只有5%一7%RH。
干濕球測濕法采用間接測量方法,通過測量干球、濕球的溫度經(jīng)過計(jì)算得到濕度值,因此對使用溫度沒有嚴(yán)格限制,在高溫環(huán)境下測濕不會(huì)對傳感器造成損壞。
干濕球測濕法的維護(hù)相當(dāng)簡單,在實(shí)際使用中,只需定期給濕球加水及更換濕球紗布即可。與電子式濕度傳感器相比,干濕球測濕法不會(huì)產(chǎn)生老化,精度下降等問題。所以干濕球測濕方法更適合于在高溫及惡劣環(huán)境的場合使用。
電子式濕度傳感器的特點(diǎn):
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(dá)到2%一3%RH。
在實(shí)際使用中,由于塵土、油污及有害氣體的影響,使用時(shí)間一長,會(huì)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(huì)標(biāo)明1次標(biāo)定的有效使用時(shí)間為1年或2年,到期需重新標(biāo)定。濕度傳感器每年的漂移量在±1%以內(nèi),我們可以對產(chǎn)品進(jìn)行免費(fèi)標(biāo)定,同時(shí)也可以為其它品牌的產(chǎn)品代為標(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。針對不同的環(huán)境溫度,相繼推出了80℃內(nèi)中低溫度下的濕度傳感器及150℃以內(nèi)高溫型濕度傳感器,這樣就大大提高了濕度傳感器的應(yīng)用范圍,同時(shí)在相當(dāng)大的程度可以取代進(jìn)口同類產(chǎn)品,為用戶朋友節(jié)約不小的一筆費(fèi)用。
四、濕度傳感器選擇的注意事項(xiàng)
①.選擇測量范圍
和測量重量、溫度一樣,選擇濕度傳感器首先要確定測量范圍。除了氣象、科研部門外,搞溫、濕度測控的一般不需要全濕程(0-100%RH)測量。
?、?、選擇測量精度
測量精度是濕度傳感器最重要的指標(biāo),每提高—個(gè)百分點(diǎn),對濕度傳感器來說就是上一個(gè)臺階,甚至是上一個(gè)檔次。因?yàn)橐_(dá)到不同的精度,其制造成本相差很大,售價(jià)也相差甚遠(yuǎn)。所以使用者一定要量體裁衣,不宜盲目追求“高、精、尖”。
如在不同溫度下使用濕度傳感器,其示值還要考慮溫度漂移的影響。眾所周知,相對濕度是溫度的函數(shù),溫度嚴(yán)重地影響著指定空間內(nèi)的相對濕度。溫度每變化0.1℃。將產(chǎn)生0.5%RH的濕度變化(誤差)。使用場合如果難以做到恒溫,則提出過高的測濕精度是不合適的。
多數(shù)情況下,如果沒有精確的控溫手段,或者被測空間是非密封的,±5%RH的精度就足夠了。對于要求精確控制恒溫、恒濕的局部空間,或者需要隨時(shí)跟蹤記錄濕度變化的場合,再選用±3%RH以上精度的濕度傳感器。
而精度高于±2%RH的要求恐怕連校準(zhǔn)傳感器的標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器也難以做到,更何況傳感器自身了。相對濕度測量儀表,即使在20—25℃下,要達(dá)到2%RH的準(zhǔn)確度仍是很困難的。通常產(chǎn)品資料中給出的特性是在常溫(20℃±10℃)和潔凈的氣體中測量的。