露點(diǎn)儀的選型及注意事項(xiàng)

時(shí)間：2022-06-17作者：米歇爾集團(tuán)上海工程技術(shù)有限公司瀏覽：441

濕度被定義為氣體中水蒸氣的含量，是一個(gè)重要的環(huán)境參數(shù)。測(cè)量氣體濕度的基本量為混合比，即水蒸氣質(zhì)量與干氣質(zhì)量的比例，可通過(guò)重量法濕度計(jì)實(shí)現(xiàn)。但混合比技術(shù)難度大，操作繁瑣，實(shí)際濕度值多采用露點(diǎn)測(cè)量。本文主要從露點(diǎn)儀分類、如何選擇露點(diǎn)儀、露點(diǎn)儀測(cè)量中應(yīng)注意的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞 露點(diǎn)儀原理；分類；正確選擇露點(diǎn)儀；露點(diǎn)儀測(cè)量注意事項(xiàng)；露點(diǎn)儀測(cè)量條件選擇；




濕度被定義為氣體中水蒸氣的含量，是一個(gè)重要的環(huán)境參數(shù)。大氣中的水蒸氣會(huì)影響自然的物理、化學(xué)和生物過(guò)程。濕度會(huì)影響氣體的熱、電、光和傳遞特性。環(huán)境濕度還會(huì)影響固體和液體材料的含水量，導(dǎo)致材料尺寸的變化、金屬材料的腐蝕，甚至決定生物體的生存。濕度測(cè)量和控制廣泛應(yīng)用于航空航天、微電子、原子能、石化、電力、氣象、倉(cāng)儲(chǔ)等領(lǐng)域。鑒于濕度測(cè)量的重要性，各國(guó)都在不斷較新和改變其濕度標(biāo)準(zhǔn)。

測(cè)量氣體濕度的基本量為混合比，即水蒸氣質(zhì)量與干氣質(zhì)量的比例，可通過(guò)重量濕度計(jì)實(shí)現(xiàn)。在重量濕度計(jì)中，收集和稱重氣流中的水蒸氣和載氣（或間接測(cè)量干氣體的體積和密度）。然而，用重量法測(cè)量混合比技術(shù)難度大，操作繁瑣。雖然露點(diǎn)不是較基本的濕度單位量，但實(shí)際測(cè)量的濕度值大多是露點(diǎn)。如果將混合比與濕度的關(guān)系與熱力學(xué)溫度標(biāo)與溫度的關(guān)系進(jìn)行比較，則露點(diǎn)與濕度的關(guān)系與實(shí)際溫度標(biāo)相似（ITS-90）與溫度的關(guān)系。

露點(diǎn)濕度計(jì)的原理可以通過(guò)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)解釋。如果光滑的金屬表面冷卻在相對(duì)濕度****的空氣中，當(dāng)溫度降低到一定值時(shí)，表面附近的相對(duì)濕度達(dá)到**，則表面將暴露。由于空氣中的水蒸氣在這個(gè)溫度下飽和，附著在冷表面的水膜與空氣中的水動(dòng)態(tài)平衡，即在單位時(shí)間內(nèi)離開并返回表面的水分子數(shù)相同，即Regnault原理。這一原理可以描述為：當(dāng)一定量的濕空氣在恒定的總壓下均勻冷卻，直到空氣中的水蒸氣飽和，稱為露點(diǎn)；在冷卻過(guò)程中，氣體和水蒸氣的分壓保持不變。如果空氣溫度是Ta，露生成的溫度為Td，濕空氣的相對(duì)濕度，U=(露點(diǎn)溫度Td飽和水壓)/(原溫Ta飽和水壓)100可通過(guò)查表獲得%中飽和水壓值。0℃下面，當(dāng)水蒸氣飽和時(shí)，水在鏡子上結(jié)冰，溫度也被稱為霜點(diǎn)。




市場(chǎng)上的露點(diǎn)儀大致可分為以下幾類：

1 鏡面露點(diǎn)儀

不同水分含量的氣體在不同溫度下的鏡面上結(jié)露。采用光電檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)露層，測(cè)量結(jié)露時(shí)的溫度。

2 冷鏡露點(diǎn)儀

直接顯示露點(diǎn)。鏡面制冷方法包括：半導(dǎo)體制冷、液氮制冷和高壓空氣制冷。在用直接測(cè)量方法，確保檢測(cè)準(zhǔn)確、鏡面制冷效率高、冷凝溫度準(zhǔn)確測(cè)量。目前，世界上較高精度已經(jīng)達(dá)到±0.1℃(露點(diǎn)溫度)，一般精度可達(dá)±0.5℃以內(nèi)。

3 電傳感器露點(diǎn)儀

以親水性材料或疏水性材料為介質(zhì)，形成電容或電阻。含水氣體流經(jīng)后，介電常數(shù)或電導(dǎo)率發(fā)生相應(yīng)變化。當(dāng)時(shí)的氣體含水量可以通過(guò)測(cè)量來(lái)知道。這種基于露點(diǎn)單元系統(tǒng)的傳感器構(gòu)成了電傳感器露點(diǎn)分析儀。目前，世界上較高精度已經(jīng)達(dá)到±1.0℃(露點(diǎn)溫度)，一般精度可達(dá)±3℃以內(nèi)。













44 電解露點(diǎn)儀

利用五氧化二磷等材料將其分解成極性分子，從而在電極上積累電荷特性，設(shè)計(jì)基于**含濕量單位的電解微水分儀。目前，世界上較高精度已經(jīng)達(dá)到±1.0℃(露點(diǎn)溫度)，一般精度可達(dá)±3℃以內(nèi)。

5 晶體振蕩露點(diǎn)儀

晶體振蕩露點(diǎn)儀可根據(jù)晶體濕度后振蕩頻率變化的特點(diǎn)設(shè)計(jì)。這是一項(xiàng)新技術(shù)，仍處于不成熟階段。國(guó)外有相關(guān)產(chǎn)品，但精度差，成本高。

6 紅外露點(diǎn)儀

紅外露點(diǎn)儀可以利用氣體中水吸收紅外光譜的特性進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前，該儀器難以測(cè)量低露點(diǎn)，主要是因?yàn)榧t外探測(cè)器的峰值探測(cè)率不能達(dá)到微水吸收水平，氣體中其他成分對(duì)紅外光譜吸收的干擾。但這是一項(xiàng)新技術(shù)，對(duì)環(huán)境氣體含水量的非接觸式在線監(jiān)測(cè)具有重要意義。

7 半導(dǎo)體傳感器露點(diǎn)儀

每個(gè)水分子都有自然振動(dòng)頻率。當(dāng)它進(jìn)入半導(dǎo)體晶格的間隙時(shí)，它與充電激勵(lì)晶格產(chǎn)生共振，其共振頻率與水的摩爾數(shù)成正比。水分子的共振可以釋放半導(dǎo)體結(jié)的自由電子，從而提高晶格的導(dǎo)電性，降低阻抗性。使用此功能設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體露點(diǎn)儀可以測(cè)量-100℃露點(diǎn)的微量水分。




7.1 露點(diǎn)儀的選型

露點(diǎn)儀(濕度儀)的測(cè)量方法多種多樣，性能和價(jià)格差異很大，這就要求我們?cè)谶x擇儀器時(shí)要小心，不僅要考慮性能和價(jià)格，還要考慮儀器的使用、氣體的種類和腐蝕性?？傮w原則如下:

冷鏡露點(diǎn)儀一般應(yīng)考慮測(cè)量精度高、樣氣理想的要求。

(2)企業(yè)基準(zhǔn)或?qū)嶒?yàn)室分析:如果測(cè)量精度要求高，可以選擇冷鏡儀器；如果范圍要求低(露點(diǎn))-80℃電解器可用于氣體清潔。

(3)現(xiàn)場(chǎng)檢查:如果測(cè)量精度要求高，可以選擇冷鏡儀(同上)；如果測(cè)量速度快或氣體污染嚴(yán)重，較好選擇阻力儀。

(4)連續(xù)在線監(jiān)控:如精度要求低，可選擇阻容器。

7.2 露點(diǎn)儀測(cè)量中應(yīng)注意的問(wèn)題

鏡面污染對(duì)露點(diǎn)測(cè)量的影響：在露點(diǎn)測(cè)量中，鏡面污染主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面；一種是拉烏爾效應(yīng)，另一種是改變鏡底的放射性水平。拉烏爾效應(yīng)是由水溶性物質(zhì)引起的。如果物質(zhì)（通常是可溶性鹽）攜帶在被測(cè)氣體中，鏡面會(huì)提前冷凝，使測(cè)量結(jié)果呈正偏差。如果污染物是不溶于水的顆粒，如灰塵，則會(huì)增加底部的散射水平，從而使光電露點(diǎn)儀零點(diǎn)漂移。此外，一些沸點(diǎn)**水的蒸汽（如**物）會(huì)干擾露點(diǎn)的測(cè)量。因此，任何類型的露點(diǎn)儀都應(yīng)防止對(duì)鏡面的污染。一般來(lái)說(shuō)，工業(yè)工藝氣體分析污染的影響較為嚴(yán)重。但即使在純氣體測(cè)量中，鏡面污染也會(huì)隨著時(shí)間的推移而積累。




7.3 露點(diǎn)儀測(cè)量條件的選擇

在露點(diǎn)儀的設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意直接影響露點(diǎn)儀熱交換的各種因素，也適用于自動(dòng)化程度低的露點(diǎn)儀操作條件的選擇。主要討論鏡面冷卻速度和樣品氣流速度。

（1）被測(cè)氣體的溫度通常是室溫。因此，當(dāng)氣流通過(guò)露點(diǎn)室時(shí)，必須影響系統(tǒng)的傳熱和質(zhì)量傳遞過(guò)程。當(dāng)其他條件固定時(shí)，增加流量將有利于氣流和鏡子之間的質(zhì)量傳遞。特別是在低霜點(diǎn)測(cè)量中，應(yīng)適當(dāng)增加流量，以加速露層的形成，但流量不能太大，否則會(huì)造成過(guò)熱問(wèn)題。這對(duì)于制冷功率較小的熱電制冷露點(diǎn)儀尤為明顯。過(guò)大的流量也會(huì)降低露點(diǎn)室的壓力，流量的變化也會(huì)影響系統(tǒng)的熱平衡。因此，根據(jù)制冷方法和露點(diǎn)室的結(jié)構(gòu)，有必要在露點(diǎn)測(cè)量中選擇合適的流量。一般流量范圍為0.4～0.7　-1之間。為減少傳熱的影響，可考慮在被測(cè)氣體進(jìn)入露點(diǎn)室前進(jìn)行預(yù)冷處理。

（2）鏡面冷卻速度的控制是露點(diǎn)測(cè)量中的一個(gè)重要問(wèn)題。自動(dòng)光電露點(diǎn)儀由設(shè)計(jì)決定，手動(dòng)控制冷卻量是操作中的一個(gè)問(wèn)題。由于冷源冷卻點(diǎn)、溫度測(cè)量點(diǎn)和鏡面之間的熱傳導(dǎo)具有一定的溫度梯度。因此，熱慣性會(huì)影響冷凝（霜凍）的過(guò)程和速度，并給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)誤差。














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• 詞條

  詞條說(shuō)明

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