湿度露点丈量方法及其优缺点

湿度露点丈量方法及其优缺点湿度丈量仪器从原理上可分为冷镜式、完全吸收电解式、Al2O3电容式、薄膜电容式、电阻式、干湿球、机械式。其中完全吸收电解式微水仪、Al2O3电容式露点仪一般用于低湿范围的丈量，而电阻式、干湿球、机械式湿度计只能用于相对湿度的丈量，冷镜式、薄膜电容式湿度计则不仅能用于低湿的丈量，还能用于中高湿，即相对湿度的丈量。上述各种原理的仪器各有其优缺点。其中冷镜式露点仪是最正确、最可靠、最基本的丈量方法，被广泛地用于标准传递，但其缺点是价格比较昂贵，并需要有经验的人操纵及保养。.1冷镜式露点仪1.1.1丈量原理被测湿气进进露点丈量室时擦过冷镜面，当镜面温度高于湿气的露点温度时，镜面呈干燥状态，此时光电检露装置中光源发出的光照在镜面上，几乎完全反射，由光电传感器感应到并输出光电信号，经控制回路比较、放大、驱动热电泵，对镜面致冷。当镜面温度降至湿气露点温度时，镜面上开始结露（霜），光照在镜面上出现漫反射，光电传感器感应到的反射信号随之减弱，此变化经控制回路比较、放大后调节热电泵激励，使其制冷功率适当减小，最后，镜面温度保持在样气露点温度上。镜面温度由一紧贴在冷镜面下方的铂电阻温度传感器感应，并显示在显示窗上。在丈量过程中，随着温度的降低，被测气体中的水汽接近饱和状态，由于引力作用，水分子吸附在镜面上形成一层薄薄的水膜。这是形成露的第一阶段。当镜面温度继续下降时，水膜的厚度逐渐增加，这是形成露的第二阶段。在这一阶段内，自由表面对水分子的引力与水膜的表面张力之间的气力对比开始发生变化，后者的影响逐渐起支配作用。此时冷却表面上的任何不稳定的因素，例如镜面上的微小伤痕等，都会使水膜缩聚成液滴。随着镜面温度的进一步下降，露滴开始出现，通过显微镜可以看到孤立生长而且分布不规则的露滴，然后露层以很快的速度在表面上扩散，此时可以以为液-汽平衡开始，即达到露点。1.1.2结构1.1.2.1镜面镜面应憎水，具有良好的导热性，还要耐磨、耐腐蚀，光学性能好。在过往曾使用金做镜面，目前则主要使用铑做镜面。1.1.2.2镜面致冷在过往曾使用过乙醚蒸发、机械致冷、液化气体或干冰致冷、压缩空气致冷，目前最常用的则是热电致冷或热电与机械致冷相结合（露点低于-60℃）。在本文中着重先容热电致冷。热电致冷又称半导体致冷，帕尔贴致冷（来自其英文名称Peltier）。其原理是当有一股直流电通过由两种不同的金属组成的NP元件时，热量会从一种金属传递到另一种金属，正好与热电偶测温相反。因此当将帕尔帖的冷端与镜面相连，其另一端作为散热端时，便可将镜面致冷。为了获得不同程度的低温可采用多级叠加的办法。由美国GE公司给出的资料显示，一般说来，假如室温为25℃时，一级致冷时，冷热端温差可达55℃，二级致冷时冷热端温差可达75℃，四级致冷时冷热端温差可达105℃，五级致冷时冷热端温差可达120℃。不同公司的产品其致冷量也会有稍许的不同。热端温度越高，致冷效率越高，冷热端温差越大。为了降低冷真个温度，通常会采用风冷、水冷及机械致冷来降低热真个温度。但也不是可以无穷制地降低。需要留意的是其致冷能力并不能代表露点仪的丈量范围。露点仪的丈量范围的定义是镜面上可以获得稳定的，具有一定厚度的露或霜层时镜面的温度，因此在一般的露/霜点下，其丈量范围一般比其致冷能力高5℃，在低霜点的情况下，一般高10℃~12