第四章 濕度測量

第四章濕度測量第一節(jié)濕度測量概述一．濕度的表示方法絕對濕度、相對濕度、含濕量。所以測得被測空氣的水蒸氣分壓力，及干球溫度即可求得絕對濕度。1．絕對濕度：每m3濕空氣在標況下（0℃，1大氣壓）所含水蒸氣的重量，即水蒸氣密度。單位為g/m3。由氣體狀態(tài)方程：2．相對濕度：空氣中水蒸氣分壓力Pn與同溫度下飽和水蒸氣分壓力Pb的比值。Pb.s—相應于濕球溫度的飽和水蒸氣壓力；Pb—干球溫度對應的飽和水蒸氣壓力；B—大氣壓力；A—與風速有關(guān)的系數(shù)。3．含濕量：空氣由干空氣和濕空氣組成，每kg干空氣所含水蒸氣的量，稱為含濕量。符號d，單位g/kg所以，當大氣壓力為定值，含濕量是水蒸氣分壓力的函數(shù)。

二．氣體濕度測量方法干濕球法簡單干濕球濕度計，通風干濕球濕度計（阿斯曼）露點法光電式露點濕度計吸濕法氯化鋰電阻式，加熱式氯化鋰法高分子電阻式，高分子電容式金屬氧化物陶瓷電阻式，金屬氧化物膜電阻式第二節(jié)干濕球與露點法濕度檢測一．干濕球法濕度測量測得干球溫度和濕球溫度可計算相對濕度。適用范圍：大于0℃，測量誤差1～2%。2．電動干濕球溫度計將濕信號轉(zhuǎn)換成電信號，有利于遠傳。構(gòu)造：軸流風機、鎳電阻、濕球紗布、盛水杯、測量橋路。測量橋路：兩個橋路通過電阻R連接，構(gòu)成雙電橋。

通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R的滑動觸頭，使檢流計為0，可得UDE=UAB。根據(jù)這一關(guān)系計算出RDE和相對濕度的關(guān)系，在可調(diào)電阻上進行分度，實現(xiàn)相對濕度的測量。二．露點法濕度測量露點溫度：將被測空氣冷卻，當濕空氣冷卻到水蒸氣達到飽和并開始凝結(jié)出水分時所對應的溫度。先測定露點溫度tL，根據(jù)tL確定該溫度下飽和水蒸氣壓力PL。PL即為被測空氣的水蒸氣分壓力Pn。1．露點濕度計采用兩只玻璃棒溫度計，一只測量干球溫度，另一只放入黃銅盒內(nèi)測量露點溫度。根據(jù)測得的露點溫度和干球溫度通過查表得到對應的露點溫度下的飽和蒸氣壓力和干球溫度下的飽和蒸氣壓力。缺點：露點溫度不易測準。2．光電式露點濕度計影響測量精度的因素：高度光潔的露點鏡；高精度的光學與熱電制冷調(diào)節(jié)系統(tǒng)；采樣氣體需潔凈。第三節(jié)氯化鋰電阻濕度計屬于吸濕法測量，根據(jù)氯化鋰的吸濕特性和氯化鋰吸濕后電阻變化特性。一．傳感器形式：梳狀、柱狀。R感濕膜梳狀柱狀注意：為了避免氯化鋰溶液發(fā)生電解，電極兩端應接交流電。量程窄，一般為15%～20%，例如，0.05%的濃度對應感濕范圍為80%-100%，0.2%的濃度對應的感濕范圍為60%-80%。環(huán)境溫度對輸出影響較大，因此要進行溫度補償。最高使用溫度55℃，當大于55℃，氯化鋰溶液容易蒸發(fā)。擴大氯化鋰濕度計的測量范圍R1R2R3R4rrrrABRAB=f()75~95%55~75%35~55%15~35%(%)1535557595RAB(K)80705232.312.35二．變送器將氯化鋰濕度測頭接入交流電橋，此電橋?qū)鞲衅鞯碾娮栊盘栟D(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷盒盘枴４穗妷航?jīng)放大、檢波整流變成與相對濕度成一定函數(shù)關(guān)系的直流電壓，再經(jīng)電壓-電流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成標準0-10mA的電流信號。第四節(jié)高分子濕度傳感器一．高分子電容式濕度傳感器

根據(jù)電容公式可知，在電容兩個極板的面積和間距不變的情況下，當介電常數(shù)發(fā)生變化時將引起電容值的變化。特點：迅速吸濕、脫濕，滯后小，響應快，不受氣流速度影響，測量范圍寬，抗污染能力強，穩(wěn)定性好。二．高分子電阻式濕度傳感器

使用高分子固體電解質(zhì)材料制作感濕膜，當相對濕度大時，膜中的可移動離子濃度增大，電阻減少，當相對濕度降低時，膜中的可運動離子濃度減少，電阻阻值增大。這樣可通過電極間的電阻值的變化測量相對濕度。

第五節(jié)金屬氧化物濕度傳感器一．金屬氧化物陶瓷濕度傳感器

由金屬氧化物多孔性陶瓷燒結(jié)而成。燒結(jié)體上有微孔，可使?jié)衩魧游交蜥尫潘肿?，造成其電阻值的改變?/p>

主要有MgCr2O4-TiO2陶瓷濕度傳感器、NiO陶瓷濕度傳感器。二．金屬氧化物膜濕度傳感器

原理：將調(diào)制好的金屬氧化物的糊狀物加工在陶瓷基片及電極上，采用燒結(jié)或烘干的方法使之固化成膜。這種膜的含濕量隨著外界空氣的含濕量的變化而變化，含濕量的變化又引起電阻阻值的變化，通過測量電阻之間的阻值即可測量相對濕度。特點：傳感器電阻的對數(shù)值與濕度成線性關(guān)系，測濕范圍、工作溫度范圍寬。

第七節(jié)飽和鹽溶液濕度校正裝置關(guān)鍵：①實現(xiàn)不同范圍內(nèi)維持恒定的相對濕度空間，②可作基準的高精度標定儀器，水的飽和蒸氣壓是溫度的函數(shù)，溫度愈高，飽和蒸氣壓也愈高。當向水中加入鹽類，溶液中的水分蒸發(fā)受到限制，使其飽和蒸氣壓降低，降低的程度與鹽類的種類有關(guān)。根據(jù)不同的鹽類對應的飽和蒸氣壓不同，即對應的相對濕度不同實現(xiàn)濕度傳感器的標定。溫度范圍濕度范圍精度響應時間(s)阿斯曼5~505~95%2~5%很長氯化鋰電阻式5~5015~95%2~5%10，50高分子電容式5~5015~95%2~5%<10金屬陶瓷電阻式0~605~90%2~5%<=3露點計-40~1000~100%1較短常見測濕度的方法比較SHT71溫度、濕度復合傳感器

選用SENSIRION公司的SHT71溫度、濕度復合傳感器，該傳感器是該公司最新推出的數(shù)字化產(chǎn)品，直接輸出數(shù)字信號，通過一根數(shù)據(jù)線與微處理器相連，因此可簡化