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(biāo)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(yīng)于濕球溫度的飽和水蒸氣壓力；Pb—干球溫度對應(yīng)的飽和水蒸氣壓力；B—大氣壓力；A—與風(fēng)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(dāng)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(fēng)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(yuǎn)傳。構(gòu)造：軸流風(fēng)機(jī)、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(jìn)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(dāng)濕空氣冷卻到水蒸氣達(dá)到飽和并開始凝結(jié)出水分時所對應(yīng)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(yīng)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(zhǔn)。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(xué)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(yīng)接交流電。量程窄，一般為15%～20%，例如，0.05%的濃度對應(yīng)感濕范圍為80%-100%，0.2%的濃度對應(yīng)的感濕范圍為60%-80%。環(huán)境溫度對輸出影響較大，因此要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。最高使用溫度55℃，當(dāng)大于55℃，氯化鋰溶液容易蒸發(fā)。擴(kuò)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?。此電壓?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(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(yīng)快，不受氣流速度影響，測量范圍寬，抗污染能力強(qiáng)，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(dāng)相對濕度大時，膜中的可移動離子濃度增大，電阻減少，當(dāng)相對濕度降低時，膜中的可運(yùn)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肿樱斐善潆娮柚档母淖儭?/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(zhǔn)的高精度標(biāo)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(dāng)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(yīng)的飽和蒸氣壓不同，即對應(yīng)的相對濕度不同實現(xiàn)濕度傳感器的標(biāo)定。溫度范圍濕度范圍精度響應(yīng)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(fù)合傳感器

選用SENSIRION公司的SHT71溫度、濕度復(fù)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