露點儀原理

更新時間：2013-01-30

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露點法是一種古老的濕度測量方法,從經典的Regnault露點儀算起,它也有一百多年的歷史了。隨著科學技術的發(fā)展,露點技術臻于*?，F代的光電露點儀采用熱電制冷,并且可以自動補償零點和連續(xù)跟蹤測量露點。帶有微處理器的露點儀還可以把露點溫度同時轉換為相對濕度等測量單位。高精度露點儀在一般濕度范圍的測量準確度可達±1℃露點溫度。濕度被定義為氣體中水蒸氣的含量，是一個重要的環(huán)境參數。測量氣體濕度的基本量是混合比，即水蒸氣質量和干氣質量之比，用重量法濕度計得以實現。但用重量法測量混合比技術難度大、操作繁瑣，實際測量濕度量值大多數采用露點。本文主要從露點儀原理談談看法。

原理：

當一定體積的濕空氣在恒定的總壓力下被均勻降溫，直到空氣中的水汽達到飽和狀態(tài)，該狀態(tài)叫做露點--在冷卻的過程中，氣體和水汽兩者的分壓力保持不變。傳感器由兩部分組成：電容型聚合物薄膜測濕傳感器及電阻型測濕傳感器，測濕傳感器測量被測氣體中的水分子，從而測出相對濕度；測溫傳感器測量測濕傳感器的表面濕度，儀器內置的微處理從這兩個參數計算出露點。測濕、測溫傳感器通過金屬膜背靠背緊密靠近，這樣一方面使得測溫傳感器能夠準確測得濕度傳感器所處溫度，另一方面通過金屬膜的作用大大減小了由于外部電場作用產生的感應電容，從而提高了測量精度，在低濕情況下， DRYCAP 的反應時間為 40-240 秒，取決于濕度變化方向和大小，測量高濕時反應時間較短。 DRYCAP 的耐溫范圍為 -40-+180 度，承壓范圍為 0-20bar. 其本身耐腐蝕性也極為突出，對于堿性和弱酸性氣體有較好的適應，通常在低濕的情況下，相對薄膜濕敏傳感器要得到 +2 度的露點精度所能測得的zui低露點為 -9 度，應用 Vaisal 的 DRYCAP 傳感器及自動校準技術，在保證 +2 度露點溫度精度的同時可測得的zui低露點為 -60 度，在精度稍低的情況下可達到 -80 度的露點，這是因為自校準技術使得準確的相對濕度測量成為可能。

在自校準過程中，測溫電阻將探頭加溫到高于環(huán)境溫度 10 度后自然冷卻，在冷卻過程中儀器測量實時溫度和相對濕度。從公式 RH=RH0+PW/PWS 中（其中 RH 為儀器測量值。 RH0 為直線在 Y 軸上截距。 PW 為此刻待測氣體中水氣分壓，假設是一定值。 PWS 為飽和水氣壓值。 1/PWS 為、溫度的函數）可見由幾組不同溫度時的 RH 、 1/PWS 值可推出一擬合直線，并推出該擬合直線在 Y 軸上的截距 RH ？即溫度無窮高時，傳感器所測相對溫度偏移開零點的值。

在確定 RH0 后即可進行準確的 RH 計算，從而準確計算出露點，當相對濕度低于 10% 時，系統(tǒng)自動執(zhí)行自校準功能，此時上次的輸出參數被鎖定，校準后系統(tǒng)即可輸出測量值。自校準功能也可以以時間間隔方式啟動（通常為 6 小時）。如果在校準過程中溫度或露點測量值不穩(wěn)定，即環(huán)境影響降溫過程或假設的 PW 為一常數條件不滿足，自校準功能將會在設定的時間間隔后又一次執(zhí)行，依次類推，直至溫度和露點溫度穩(wěn)定后才輸出真實露點。通過的硬件設計及自動校準軟件使得準確測量低濕露點得以實現。

由于某些化學物質氣體分子聚集在濕敏器件內部會影響測量精度。為保證準確測量，開發(fā)出增益回歸軟件，其工作過程為在零點自動校準軟件執(zhí)行前執(zhí)行增益回歸功能，將傳感器升溫到 160 度使其內部聚集的化學物質氣體分子蒸發(fā)，從而保證了準確測量。同時這一方法排除了油污聚集影響反應時間的困擾。

濕敏器件不怕冷凝水，發(fā)生冷凝后自然風干則不影響正常使用，但風干時需將儀器取出，這會影響其他工作的正常進行，為了防止此類情況的頻繁發(fā)生，在露點儀中還附有一保護功能，即當時濕度意外升高到 80上時，測溫傳感器馬上對濕敏器件加熱以減小局部相對濕度從而避免飽和水汽形成。通過使用這一客戶友好功能使得停工率大幅降低，從而提高了生產效率。

露點儀出廠設置為 -80+20 度露點對應 4~20MA ，但客戶通過軟件修改可使任意量程范圍內參數，如： -60~~+5 度露點或 -75~~+15 度等對應 4-20MA 輸出，從而大大方便了后級級聯控制。所有露點儀使用一段時間后都會發(fā)生漂移，大多數露點儀客戶是不能自己作校正的，只能頻繁地送到廠家花費一定的財力及時間作校正，為了方便客戶使用，露點儀都能使客戶在自己能找到標準濕度的情況下，通過 Macrisoft Windows 中的公用軟件自己作校正，大大節(jié)省了費用和時間，保證了正常測量。通過多項技術的使用，確保了維薩拉公司（ Vaisala ）露點儀在各行業(yè)的穩(wěn)定使用。。