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技術(shù)新聞

淺談露點(diǎn)儀的基本測量方法

日期:2018-05-24 作者:利諾威露點(diǎn)儀事業(yè)部 來(lái)源: 瀏覽:

  露點(diǎn)儀就是能直接測出露點(diǎn)溫度的儀器。使一個(gè)鏡面處在樣品濕空氣中降溫,直到鏡面上隱現露滴(或冰晶)的瞬間,測出鏡面平均溫度,即為露(霜)點(diǎn)溫度。它測濕精度高,但需光潔度很高的鏡面,精度很高的溫控系統,以及靈敏度很高的露滴(冰晶)的光學(xué)探測系統。使用時(shí)必須使吸入樣本空氣的管道保持清潔,否則管道內的雜質(zhì)將吸收或放出水分造成測量誤差。

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  重量法

  是一種經(jīng)典的測量方法。讓所測樣氣流經(jīng)某一干燥劑,其所含水分被干燥劑吸收,精確稱(chēng)取干燥劑吸收的水分含量,與樣氣體積之比即為樣氣的濕度。該方法的優(yōu)點(diǎn)是精度高,大允許誤差可達0.1%;缺點(diǎn)是具體操作比較困難,尤其是必須得到足夠量的吸收水質(zhì)量(一般不小于0.6克),這對于低濕度氣體尤其困難,必須加大樣氣流量,結果會(huì )導致測量時(shí)間和誤差增大(測得的濕度不是瞬時(shí)值)。因而該方法只適合于測量露點(diǎn)-32℃以上的氣體,可以說(shuō)市場(chǎng)上純粹利用該方法測濕度的儀器較少。

  由以上分析可知,重量法的關(guān)鍵是怎樣精確測量干燥劑吸收的水分含量,因為直接測量比較困難,由此衍生了兩種間接測量吸收水含量的方法。

  電解法

  就是將干燥劑吸收的水分經(jīng)電解池電解成氫氣和氧氣排出,電解電流的大小與水分含量成正比,通過(guò)檢測該電流即可測得樣氣的濕度。該方法彌補了重量法的缺點(diǎn),測量量程可達-80℃以下,且精度較好,價(jià)格便宜;缺點(diǎn)是電解池氣路需要在使用前干燥很長(cháng)時(shí)間,且對氣體的腐蝕性及清潔性要求較高。采用該方法的儀器較多,典型的是美*Edgetech 公司的1-C型微水儀和杜邦公司的M303及*產(chǎn)的USI系列產(chǎn)品。

  振動(dòng)頻率法

  就是將重量法中的干燥劑換用一種吸濕性的石英晶體,根據該晶體吸收水分質(zhì)量不同時(shí)振動(dòng)頻率不同的特點(diǎn),讓樣氣和標準干燥氣流露點(diǎn)儀經(jīng)該晶體,因而產(chǎn)生不同的振動(dòng)頻率差△f1和△f2,計算兩頻率之差即可得到樣氣的濕度。該方法具有電解法一樣的優(yōu)點(diǎn),且使用前勿須干燥。典型代表儀器是美*AMETEK公司的560B。

  冷鏡法

  也是一種經(jīng)典的測量方法。讓樣氣流經(jīng)露點(diǎn)冷鏡室的冷凝鏡,通過(guò)等壓制冷,使得樣氣達到飽和結露狀態(tài)(冷凝鏡上有液滴析出),測量冷凝鏡此時(shí)的溫度即是樣氣的露點(diǎn)。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是精度高,尤其在采用半導體制冷和光電檢測技術(shù)后,不確定度甚至可達0.1℃;缺點(diǎn)是響應速度較慢,尤其在露點(diǎn)-60℃以下,平衡時(shí)間甚至達幾個(gè)小時(shí),而且此方法對樣氣的清潔性和腐蝕性要求也較高,否則會(huì )影響光電檢測效果或產(chǎn)生‘偽結露’造成測量誤差。該方法的典型廠(chǎng)*代表是及英*的MICHELL公司美*的General Eastern公司及瑞士的MBW公司等。

  阻容法

  是一種不斷完善的濕度測量方法。利用一個(gè)高純鋁棒,表面氧化成一層超薄的氧化鋁薄膜,其外鍍一層多空的網(wǎng)狀金膜,金膜與鋁棒之間形成電容,由于氧化鋁薄膜的吸水特性,導致電容值隨樣氣水分的多少而改變,測量該電容值即可得到樣氣的濕度。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是測量量程可更低,甚至達-100℃,另一突出優(yōu)點(diǎn)是響應速度非???,從干到濕響應一分鐘可達90%,因而多用于現場(chǎng)和快速測量場(chǎng)合;缺點(diǎn)是精度較差,不確定度多為±2~3℃。老化和漂移嚴重,使用3~6個(gè)月必須校準。該方法的典型廠(chǎng)*代表為英*Alpha濕度儀器公司,愛(ài)爾蘭的PANAMETRICS公司及美*的XENTAUR公司。但隨著(zhù)各廠(chǎng)*的不斷努力,該方法正在逐漸得到完善,例如,通過(guò)改變材料和提高工藝使得傳感器穩定度大大提高,通過(guò)對傳感器響應曲線(xiàn)的補償作到了飽和線(xiàn)性,解決了自動(dòng)校準問(wèn)題。代表產(chǎn)品為英*MICHELL的EASYDEW系列,采用陶瓷基底的氧化鋁電容及C2TX微處理器。

  鏡面式露點(diǎn)儀

  不同水份含量的氣體在不同溫度下的鏡面上會(huì )結露。采用光電檢測技術(shù),檢測出露層 并測量結露時(shí)的溫度,直接顯示露點(diǎn)。鏡面制冷的方法有:半導體制冷、液氮制冷和高壓空氣制冷。鏡面式露點(diǎn)儀采用的是直接測量方法,在保證檢露準確、鏡面制冷高效率和精密測量結露溫度前提下,該種露點(diǎn)儀可作為標準露點(diǎn)儀使用。目前*際上高精度達到±0.1℃(露點(diǎn)溫度),一般精度可達到±0.5℃以?xún)取?/p>

  電傳感器式露點(diǎn)儀

  采用親水性材料或憎水性材料作為介質(zhì),構成電容或電阻,在含水份的氣體流經(jīng)后,介電常數或電導率發(fā)生相應變化,測出當時(shí)的電容值或電阻值,就能知道當時(shí)的氣體水份含量。建立在露點(diǎn)單位制上設計的該類(lèi)傳感器,構成了電傳感器式露點(diǎn)分析儀。目前*際上高精度達到±1.0℃(露點(diǎn)溫度),一般精度可達到±3℃以?xún)取?/p>

  電解法露點(diǎn)儀

  利用五氧化二磷等材料吸濕后分解成 性分子,從而在電 上積累電荷的特性,設計出建立在絕對含濕量單位制上的電解法微水份儀。目前*際上高精度達到±1.0℃(露點(diǎn)溫度),一般精度可達到±3℃以?xún)取?/p>

  晶體振蕩式露點(diǎn)儀

  利用晶體沾濕后振蕩頻率改變的特性,可以設計晶體振蕩式露點(diǎn)儀。這是一項較新的技術(shù),目前尚處于不十分成熟的階段。*外有相關(guān)產(chǎn)品,但精度較差且成本很高。

  紅外露點(diǎn)儀

  利用氣體中的水份對紅外光譜吸收的特性,可以設計紅外式露點(diǎn)儀。目前該儀器很難測到低露點(diǎn),主要是紅外探測器的峰值探測率還不能達到微量水吸收的量*,還有氣體中其他成份含量對紅外光譜吸收的干擾。但這是一項很新的技術(shù),對于環(huán)境氣體水份含量的非接觸式在線(xiàn)監測具有重要的意義。

  半導體傳感器露點(diǎn)儀

  每個(gè)水分子都具有其自然振動(dòng)頻率,當它進(jìn)入半導體晶格的空隙時(shí),就和受到充電激勵的晶格產(chǎn)生共振,其共振頻率與水的摩爾數成正比。水分子的共振能使半導體結放出自由電子,從而使晶格的導電率增大,阻抗減小。利用這一特性設計的半導體露點(diǎn)儀可測到-100℃露點(diǎn)的微量水份。

 



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