湿度测量 (2)幻灯片.ppt

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1、湿度测量第1页，共75页，编辑于2022年，星期一 在通风与空调工程中，空气的在通风与空调工程中，空气的温度温度与与湿度湿度是两个相关的热工参数，它们具有同是两个相关的热工参数，它们具有同样的重要意义。样的重要意义。湿度控制有湿度控制有何应用呢？何应用呢？6.1 概述6.1.1 6.1.1 意义意义第2页，共75页，编辑于2022年，星期一1、在纺织行业的应用：对纺织纤维性能的影响在相对湿度增大时，由于纤维吸湿后的分子间距离增大，在相对湿度增大时，由于纤维吸湿后的分子间距离增大，故纤维的硬度和脆性随之降低，使纤维的柔软性大为改善。故纤维的硬度和脆性随之降低，使纤维的柔软性大为改善。机械表面与纤

2、维间的摩擦或纤维间的相互摩擦，不可避机械表面与纤维间的摩擦或纤维间的相互摩擦，不可避免的会引起纤维带电，当纤维与机体带有不同电荷时，免的会引起纤维带电，当纤维与机体带有不同电荷时，会妨碍纤维的拉伸、梳理、交织、卷绕过程的顺利进行。会妨碍纤维的拉伸、梳理、交织、卷绕过程的顺利进行。提高空气的相对湿度，可以使纤维的比电阻降低，以增提高空气的相对湿度，可以使纤维的比电阻降低，以增加电荷散逸的速度，从而消除静电。加电荷散逸的速度，从而消除静电。第3页，共75页，编辑于2022年，星期一2、在空气调节的应用：提高人体舒适感 环境湿度过低时，体表汗环境湿度过低时，体表汗液蒸发量增加，皮肤会感液蒸发量增加，

3、皮肤会感觉过于干燥。而湿度过大觉过于干燥。而湿度过大时，体表出的汗不能及时、时，体表出的汗不能及时、充分地蒸发掉，积于皮肤充分地蒸发掉，积于皮肤表面，使人体不舒适感觉表面，使人体不舒适感觉加大。因此，为了提高人加大。因此，为了提高人体热舒适性，应正确控制体热舒适性，应正确控制室内相对湿度值。室内相对湿度值。第4页，共75页，编辑于2022年，星期一3、在卷烟业的应用：对烟丝质量的影响 在制烟过程中，烟丝的破损率在制烟过程中，烟丝的破损率及质量与储存时的空气湿度有着及质量与储存时的空气湿度有着重要的关系。储存时空气过于干重要的关系。储存时空气过于干燥，则烟丝易破碎成烟沫，气味燥，则烟丝易破碎成烟

4、沫，气味也挥发出去，烟丝质量随之降低。也挥发出去，烟丝质量随之降低。通常，储丝库的温度需要维持在通常，储丝库的温度需要维持在1825之间，相对湿度要保持之间，相对湿度要保持在在70%以上以上，在此环境条件下，在此环境条件下，烟丝才不易破碎，飘尘现象也烟丝才不易破碎，飘尘现象也较轻，烟味也较纯正。较轻，烟味也较纯正。第5页，共75页，编辑于2022年，星期一4、在通信行业的应用：确保设备可靠性 为避免因空气干燥引起静电，烧坏电为避免因空气干燥引起静电，烧坏电路板，造成线路瘫痪，从而引发事故，同路板，造成线路瘫痪，从而引发事故，同时保持设备的最佳运转状态，延长设备的时保持设备的最佳运转状态，延长设

5、备的使用寿命，通信行业动力机房环境对湿度使用寿命，通信行业动力机房环境对湿度和温度有着严格的要求和温度有着严格的要求 。第6页，共75页，编辑于2022年，星期一5、在航天科技中的应用：将乘员舱大气湿度控制于乘员的舒适水平 在乘员舱大气中，航天员呼吸、蒸发和洗涤都会造成水蒸气增加，甚在乘员舱大气中，航天员呼吸、蒸发和洗涤都会造成水蒸气增加，甚至达到饱和状态。在失重情况下，水蒸气可以在任何冷表面凝结成水珠，至达到饱和状态。在失重情况下，水蒸气可以在任何冷表面凝结成水珠，且随机存在于任何部位或飘浮在大气之中。早期的载人飞船，随处存在的且随机存在于任何部位或飘浮在大气之中。早期的载人飞船，随处存在的

6、冷凝水成为令人十分头疼的问题，冷凝水成为令人十分头疼的问题，“双子星座双子星座”飞船曾采用铺设吸水材飞船曾采用铺设吸水材料的办法简单处理。现代载人航天器使用一种带有孔板输出机构的冷凝热料的办法简单处理。现代载人航天器使用一种带有孔板输出机构的冷凝热交换器，以交换器，以5%5%通风气流把冷凝水引出排水细孔，再经动态水通风气流把冷凝水引出排水细孔，再经动态水/气分离气分离器把水和气体分开。新式的湿度控制装置除湿效果好，寿命长，循环器把水和气体分开。新式的湿度控制装置除湿效果好，寿命长，循环空气阻力小。空气阻力小。第7页，共75页，编辑于2022年，星期一6、在其他场合的应用 受湿度影响较受湿度影响

7、较大的场合，还有如大的场合，还有如计算机房、印刷车计算机房、印刷车间、洁净室、手术间、洁净室、手术室、实验室、半导室、实验室、半导体生产车间、博物体生产车间、博物馆、档案馆等。馆、档案馆等。第8页，共75页，编辑于2022年，星期一大气是由干空气和一定量的水蒸气混合而成大气是由干空气和一定量的水蒸气混合而成的，我们称其为的，我们称其为湿空气。干空气的成分主要。干空气的成分主要是氮（是氮（78）、氧（）、氧（21）、氩（）、氩（0.93）、）、二氧化碳（二氧化碳（0.03）及其它微量气体。）及其它微量气体。在湿空气中水蒸汽的含量虽少，但其变化却在湿空气中水蒸汽的含量虽少，但其变化却会对空气环境的

8、干燥和潮湿程度产生重要的会对空气环境的干燥和潮湿程度产生重要的影响，且使湿空气的物理性质随之发生改变。影响，且使湿空气的物理性质随之发生改变。6.1.2 6.1.2 基本概念基本概念第9页，共75页，编辑于2022年，星期一 常温常压下干空气可视为理想气体，而湿空气中的水常温常压下干空气可视为理想气体，而湿空气中的水蒸汽一般处于过热状态，且含量很少，也可近似看作理想气蒸汽一般处于过热状态，且含量很少，也可近似看作理想气体。体。PwV=mwRwT 或或 Pwvw=RwTPnV=mnRnT 或或 Pnvn=RnT 干空气用下标干空气用下标w表示，水蒸汽用下标表示，水蒸汽用下标n表示。表示。根据道尔

9、顿定律，湿空气的压力应等于干空气的压力与根据道尔顿定律，湿空气的压力应等于干空气的压力与水蒸汽的压力之和。水蒸汽的压力之和。B=Pg+Pn 海平面的标准大气压为海平面的标准大气压为101 325Pa。第10页，共75页，编辑于2022年，星期一一、空气湿度的表示方法一、空气湿度的表示方法湿度湿度是表示空气中水蒸气含量多少的尺度。是表示空气中水蒸气含量多少的尺度。表示空气湿度的常用方法有：表示空气湿度的常用方法有：绝对湿度绝对湿度、相对湿度相对湿度、含湿量、露点。含湿量、露点。1 1绝对湿度（少用）绝对湿度（少用）绝对湿度定义为在每立方米湿空气（或其他气体），在标准状态下（绝对湿度定义为在每立方

10、米湿空气（或其他气体），在标准状态下（0，760mmHg）所含水蒸气的重量，即湿空气中的水蒸气的密度，）所含水蒸气的重量，即湿空气中的水蒸气的密度，以字符以字符表示，单位为克表示，单位为克/米米3。式中式中 Pn空气中水蒸气分压力，空气中水蒸气分压力，Pa；T空气的干球绝对温度，空气的干球绝对温度，K；w空气的干球摄氏温度，空气的干球摄氏温度，；Rn水蒸气的气体常数，水蒸气的气体常数，Rn461J/(kg.k)。第11页，共75页，编辑于2022年，星期一 2.相对湿度（多用）相对湿度（多用）用用RH表示。通常为空气中所含水蒸气量表示。通常为空气中所含水蒸气量(水蒸气压水蒸气压Pn)与其空气相

11、同情况下饱和水蒸气量与其空气相同情况下饱和水蒸气量(饱和水蒸气压饱和水蒸气压Pb)的百分比。的百分比。1）相对湿度越小，就表示是空气离饱和态越远，尚有吸收）相对湿度越小，就表示是空气离饱和态越远，尚有吸收更多水蒸气的能力，即空气越干燥，吸收水蒸气能力越强；更多水蒸气的能力，即空气越干燥，吸收水蒸气能力越强；2）反之，相对湿度越大，吸收水蒸汽能力越弱，即空气越潮）反之，相对湿度越大，吸收水蒸汽能力越弱，即空气越潮湿。相对湿度反映了湿空气中水蒸汽含量接近饱和的程度，故湿。相对湿度反映了湿空气中水蒸汽含量接近饱和的程度，故又称饱和度。又称饱和度。第12页，共75页，编辑于2022年，星期一 空气的相

12、对湿度是干空气的相对湿度是干球温度、湿球温度、球温度、湿球温度、风速和大气压力的函风速和大气压力的函数。数。第13页，共75页，编辑于2022年，星期一u绝绝对对湿湿度度只只能能说说明明湿湿空空气气中中实实际际所所含含水水蒸蒸汽汽的的质质量量，而而不不能能说说明明湿湿空空气气干干燥燥或或潮潮湿湿的的程程度度及及吸湿能力的大小。吸湿能力的大小。u相相对对湿湿度度表表征征湿湿空空气气中中水水蒸蒸气气接接近近饱饱和和含含量量的的程程度度。值值小小，说说明明湿湿空空气气饱饱和和程程度度小小，吸吸收收水水蒸蒸气气的的能能力力强强；值值大大则则说说明明湿湿空空气气饱饱和和程程度度大大，吸收水蒸气的能力弱。

13、吸收水蒸气的能力弱。第14页，共75页，编辑于2022年，星期一 3.含湿量含湿量 含湿量就是湿空气中，每千克干空气所含有的水含湿量就是湿空气中，每千克干空气所含有的水蒸汽的质量。蒸汽的质量。当大气压力为定值，含湿量是水蒸气分压力的函数。当大气压力为定值，含湿量是水蒸气分压力的函数。第15页，共75页，编辑于2022年，星期一4.露点露点 空气湿度达到饱和时的温度。空气湿度达到饱和时的温度。露点本是个温度值，可为什么用它来表示湿露点本是个温度值，可为什么用它来表示湿度呢？度呢？由于当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点相同；当由于当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点相同；当水汽未达到饱和时，气温

14、一定高于露点温度。所以露点水汽未达到饱和时，气温一定高于露点温度。所以露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。在在100%的相对湿度时，周围环境的温度就是露点。露点越小的相对湿度时，周围环境的温度就是露点。露点越小于周围环境的温度，结露的可能性就越小，也就意味着空气越于周围环境的温度，结露的可能性就越小，也就意味着空气越干燥，露点干燥，露点不受温度不受温度影响，但受影响，但受压力压力影响。影响。第16页，共75页，编辑于2022年，星期一二、气体湿度测量方法二、气体湿度测量方法 常见的湿度测量方法：常见的湿度测量方法：1）动态法）动态

15、法:双压法、双温法、分流法；双压法、双温法、分流法；2）静态法：饱和盐法、硫酸法）静态法：饱和盐法、硫酸法;3）露点法；）露点法；4）干湿球法；）干湿球法；5）吸湿法。）吸湿法。第17页，共75页，编辑于2022年，星期一 双压法、双温法是基于热力学双压法、双温法是基于热力学P P、V V、T T平衡原理，平衡时间较长，平衡原理，平衡时间较长，分流法是基于绝对湿气和绝对干空气的精确混合。由于采用了现分流法是基于绝对湿气和绝对干空气的精确混合。由于采用了现代测控手段，这些设备可以做得相当精密，却因设备复杂，昂贵，代测控手段，这些设备可以做得相当精密，却因设备复杂，昂贵，运作费时费工，主要作为标准

16、计量之用，其测量精度可达运作费时费工，主要作为标准计量之用，其测量精度可达2%2%以上。以上。静态法中的饱和盐法，是湿度测量中最常见的方法，简单易行。静态法中的饱和盐法，是湿度测量中最常见的方法，简单易行。但饱和盐法对液、气两相的平衡要求很严，对环境温度的稳定要求较但饱和盐法对液、气两相的平衡要求很严，对环境温度的稳定要求较高。用起来要求等很长时间去平衡，低湿点要求更长。特别在室内湿高。用起来要求等很长时间去平衡，低湿点要求更长。特别在室内湿度和瓶内湿度差值较大时，每次开启都需要平衡度和瓶内湿度差值较大时，每次开启都需要平衡6 68 8小时。小时。第18页，共75页，编辑于2022年，星期一

17、露点法露点法是测量湿空气达到饱和时的温度，是热力学的直接结果，准是测量湿空气达到饱和时的温度，是热力学的直接结果，准确度高，测量范围宽。计量用的精密露点仪准确度可达确度高，测量范围宽。计量用的精密露点仪准确度可达0.20.2甚至甚至更高。但用现代光更高。但用现代光电原理的冷镜式露点仪价格昂贵，常和标电原理的冷镜式露点仪价格昂贵，常和标准湿度发生器配套使用。准湿度发生器配套使用。干湿球法干湿球法是是1818世纪就发明的测湿方法。世纪就发明的测湿方法。历史悠久，使用最普遍。历史悠久，使用最普遍。干干湿球法是一种间接方法，它用干湿球方程换算出湿度值，而此方湿球法是一种间接方法，它用干湿球方程换算出湿

18、度值，而此方程是有条件的：即在湿球附近的风速必需达到程是有条件的：即在湿球附近的风速必需达到2.5m/s2.5m/s以上。普通以上。普通用的干湿球温度计将此条件简化了，所以其准确度只有用的干湿球温度计将此条件简化了，所以其准确度只有57%RH,57%RH,干湿球干湿球也不属于静态法，不要简单地认为只要提高两支温度计的测量精也不属于静态法，不要简单地认为只要提高两支温度计的测量精度就等于提高了湿度计的测量精度。度就等于提高了湿度计的测量精度。吸湿法吸湿法：电子式湿度传感器产品及湿度测量属于：电子式湿度传感器产品及湿度测量属于9090年代兴起的年代兴起的行业行业,近年来，国内外在湿度传感器研发领域

19、取得了长足进步。近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度测控系统创造了有利条件，的方向迅速发展，为开发新一代湿度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的水平。也将湿度测量技术提高到新的水平。第19页，共75页，编辑于2022年，星期一 6.2 干湿球湿度计1）干湿球湿度检测是根据）干湿球湿度检测是根据干湿球温度差效应干湿球温度差效应原理进行湿度测量。原理进行湿度测量。2）干湿球温度差效应）干湿球温度差效应是指在潮湿物体表面的水分蒸发

20、而冷却的效应，是指在潮湿物体表面的水分蒸发而冷却的效应，冷却的程度取决于周围空气的相对湿度冷却的程度取决于周围空气的相对湿度、大气压力、大气压力B以及风速。以及风速。3）当大气压力）当大气压力B和风速和风速v 不变时，利用被测空气相应于湿球温度下不变时，利用被测空气相应于湿球温度下饱和水蒸气压力和干球温度下的水蒸气分压力之差，与干湿球温度饱和水蒸气压力和干球温度下的水蒸气分压力之差，与干湿球温度之差之间存在的数量关系确定空气湿度。之差之间存在的数量关系确定空气湿度。测量空气的干、湿球温度，就可以在测量空气的干、湿球温度，就可以在h-d图中查出图中查出;根据干球温度和干、湿球温差从根据干球温度和

21、干、湿球温差从“通风干湿表用相对湿度表通风干湿表用相对湿度表”中中查出相对湿度查出相对湿度。第20页，共75页，编辑于2022年，星期一 其数量关系的数学表达式为：其数量关系的数学表达式为：Pb,sPn=A(ws)B 式中，式中，Pb,s 湿球温度下饱和水蒸气压力；湿球温度下饱和水蒸气压力；Pn 空气中水蒸气分压力；空气中水蒸气分压力；w、s 分别为空气的干、湿球温度；分别为空气的干、湿球温度；B 大气压力。大气压力。A 与风速有关的系数；与风速有关的系数；通风速度通风速度影响系数影响系数A。湿球温度湿球温度造成系数造成系数A的变化。的变化。辐射辐射造成系数造成系数A的误差的误差 系数系数A是

22、湿球直径、通风是湿球直径、通风速度、温度、压力、和气速度、温度、压力、和气流中水分含量的函数，严流中水分含量的函数，严格来说随每支具体的干湿格来说随每支具体的干湿球及其所处的热力学和动球及其所处的热力学和动力学状态不同而异。力学状态不同而异。第21页，共75页，编辑于2022年，星期一 将上式代入前式，可得相对湿度计算公式为：将上式代入前式，可得相对湿度计算公式为：根据根据w、s分别对应有确定的分别对应有确定的Pb、Pb,s值，所以根值，所以根据干、湿球温度计的读数差，即可由上式确定被测空气据干、湿球温度计的读数差，即可由上式确定被测空气的相对湿度。的相对湿度。第22页，共75页，编辑于202

23、2年，星期一一、普通干湿球温度计一、普通干湿球温度计由两支相同的温度计组成，其中一支温度由两支相同的温度计组成，其中一支温度计的温包部包有潮湿的纱布，即湿球温度计的温包部包有潮湿的纱布，即湿球温度计，干湿球温度计装置在同一支架上。湿计，干湿球温度计装置在同一支架上。湿球温度计的球部表面潮湿纱布中的水分不球温度计的球部表面潮湿纱布中的水分不断进行蒸发，而水分的蒸发强度则仅据周断进行蒸发，而水分的蒸发强度则仅据周围空气的气象条件而定。当空气的相对湿围空气的气象条件而定。当空气的相对湿度愈低，湿球温度计上的水分蒸发愈强，度愈低，湿球温度计上的水分蒸发愈强，湿球温度就愈低，干、湿球温差就愈大；湿球温度

24、就愈低，干、湿球温差就愈大；反之，周围空气的相对湿度愈高，干、湿反之，周围空气的相对湿度愈高，干、湿球温度差就愈小。球温度差就愈小。第23页，共75页，编辑于2022年，星期一干干球球温温度度计计湿湿球球温温度度计计刻度盘刻度盘纱布纱布水槽水槽第24页，共75页，编辑于2022年，星期一特点特点 无风速控制，无屏蔽辐射无风速控制，无屏蔽辐射水易污染水易污染测量误差较大测量误差较大注意：注意：湿球温度计安装时，要求温度计的球部离开水杯上沿至湿球温度计安装时，要求温度计的球部离开水杯上沿至少少23cm，应使湿球温度计周围空气流速保持在应使湿球温度计周围空气流速保持在2.5m/s以上，以上，使使A为

25、常数。为常数。第25页，共75页，编辑于2022年，星期一通风干湿球温度计（阿斯曼）通风干湿球温度计（阿斯曼）构造构造 温度计置于金属套管内温度计置于金属套管内;采用铂电阻温度传感器；采用铂电阻温度传感器；微型风机；微型风机；特点特点 湿球附近风速固定在湿球附近风速固定在2.5m/s金属套管屏蔽辐射金属套管屏蔽辐射数显电动通风干湿球湿度计测量精度大大数显电动通风干湿球湿度计测量精度大大提高，二级标准湿度计，干、湿球测量温提高，二级标准湿度计，干、湿球测量温度可达度可达0.08，相对湿度误差，相对湿度误差2%RHTwTs第26页，共75页，编辑于2022年，星期一第27页，共75页，编辑于202

26、2年，星期一二、干湿球电信号传感器与温度计二、干湿球电信号传感器与温度计 干湿球电信号传感器是一种将温度参数转换成电信号的仪表干湿球电信号传感器是一种将温度参数转换成电信号的仪表,也也叫电动干湿球温度计。它和干湿球温度计的作用原理相同。叫电动干湿球温度计。它和干湿球温度计的作用原理相同。主要主要差别是干球和湿球用两支微型套管式镍电阻（或其他电阻温度计）差别是干球和湿球用两支微型套管式镍电阻（或其他电阻温度计）所代替。所代替。另外增加一个微型轴流通风机，以便在镍电阻周围造成另外增加一个微型轴流通风机，以便在镍电阻周围造成一恒定风速的气流，此恒定气流速度一般为一恒定风速的气流，此恒定气流速度一般为

27、2.5m/s以上以上，提高测量，提高测量精度。精度。第28页，共75页，编辑于2022年，星期一 6.3露点湿度计基本原理基本原理：先测定露点温度：先测定露点温度l，然后确定对应于，然后确定对应于l的的饱和蒸气压力饱和蒸气压力Pl。显然，。显然，Pl即为被测空气的水即为被测空气的水蒸气压力蒸气压力Pn。故可用下式求出空气的相对湿度。故可用下式求出空气的相对湿度。Pl对应被测湿度空气露点温度的饱和水蒸气压力；对应被测湿度空气露点温度的饱和水蒸气压力；Pb饱和水蒸气压力。饱和水蒸气压力。第29页，共75页，编辑于2022年，星期一露点温度的露点温度的测定方法测定方法，先把一物体表面加以冷却，一直冷

28、却，先把一物体表面加以冷却，一直冷却到与该表面相邻近的空气层中的水蒸气开始在表面上凝集成到与该表面相邻近的空气层中的水蒸气开始在表面上凝集成水分为止。开始凝集水分的瞬间，其邻近空气层的温度，即水分为止。开始凝集水分的瞬间，其邻近空气层的温度，即为被测空气的露点温度。为被测空气的露点温度。保证露点法测量温度精确的关键，是如何精确地测定水蒸气保证露点法测量温度精确的关键，是如何精确地测定水蒸气开始凝结的瞬间空气温度。开始凝结的瞬间空气温度。用于直接测量露点的仪表有经典的用于直接测量露点的仪表有经典的露点湿度计露点湿度计与与光电式光电式湿度计湿度计等。等。概念：露点温度概念：露点温度是指被测湿空气冷

29、却到水蒸气达到饱和是指被测湿空气冷却到水蒸气达到饱和状态并开始凝结出水分的对应温度。状态并开始凝结出水分的对应温度。第30页，共75页，编辑于2022年，星期一露点湿度计露点湿度计 由一个镀镍的黄铜盒，盒中插着一支温由一个镀镍的黄铜盒，盒中插着一支温度计和一个鼓气橡皮球等组成；度计和一个鼓气橡皮球等组成；测量时在黄铜盒中注入乙醚的溶液，然后测量时在黄铜盒中注入乙醚的溶液，然后用橡皮鼓气球将空气打入黄铜盒中，并由另用橡皮鼓气球将空气打入黄铜盒中，并由另一管口排出，使乙醚得到较快速度的蒸发，一管口排出，使乙醚得到较快速度的蒸发，当乙醚蒸发时即吸收了乙醚自身热量使温度当乙醚蒸发时即吸收了乙醚自身热量

30、使温度降低，当空气中水蒸气开始在镀镍黄铜盒外降低，当空气中水蒸气开始在镀镍黄铜盒外表面凝结时，插入盒中的温度计读数就是空表面凝结时，插入盒中的温度计读数就是空气的露点；气的露点；测出露点以后，再从水蒸气表中查出测出露点以后，再从水蒸气表中查出露点温度的水蒸气饱和压力露点温度的水蒸气饱和压力Pl和干球和干球温度下饱和水蒸气的压力温度下饱和水蒸气的压力Pb，就能算出，就能算出空气的相对湿度。空气的相对湿度。第31页，共75页，编辑于2022年，星期一露点湿度计露点湿度计充满乙醚充满乙醚溶液溶液主要缺点：主要缺点：当冷却表面上出现露当冷却表面上出现露珠的瞬间，需立即测珠的瞬间，需立即测定表面温度，但

31、一般定表面温度，但一般不易测准，而容易造不易测准，而容易造成较大的测量误差。成较大的测量误差。第32页，共75页，编辑于2022年，星期一光电式露点湿度计光电式露点湿度计 光电式露点湿度计是使用光电式露点湿度计是使用光电原理光电原理直接测量气体直接测量气体露点温度的一种电测法湿度计。其测量准确度高，露点温度的一种电测法湿度计。其测量准确度高，可靠性强，使用范围广，尤其适用于低温状态。可靠性强，使用范围广，尤其适用于低温状态。影响测量影响测量精度的因精度的因素素：高度高度光洁的露光洁的露点镜；高点镜；高精度的光精度的光学与热电学与热电制冷调节制冷调节系统；采系统；采样气体需样气体需洁净。洁净。第

32、33页，共75页，编辑于2022年，星期一露点测量中注意事项露点测量中注意事项镜面污染对露点测量的影响镜面污染对露点测量的影响在露点测量中，镜面污染是一个突出的问题，其影响主要表现在两个方在露点测量中，镜面污染是一个突出的问题，其影响主要表现在两个方面：一是拉乌尔效应，二是改变镜面本底放射水平。面：一是拉乌尔效应，二是改变镜面本底放射水平。拉乌尔效应是由水溶性物质造成的。如果被测气体中携带这种拉乌尔效应是由水溶性物质造成的。如果被测气体中携带这种物质物质(一般是可溶性盐类一般是可溶性盐类)则镜面提前结露，使测量结果产生正偏则镜面提前结露，使测量结果产生正偏差。若污染物是不溶于水的微粒，如灰尘等

33、，则会增加本底的差。若污染物是不溶于水的微粒，如灰尘等，则会增加本底的散射水平，从而使光电露点仪发生零点漂移；散射水平，从而使光电露点仪发生零点漂移；一些沸点比水低的容易冷凝的物质一些沸点比水低的容易冷凝的物质(例如有机物例如有机物)的蒸气，不言而喻的蒸气，不言而喻将对露点的测量产生干扰。因此，无论任何一种类型的露点仪将对露点的测量产生干扰。因此，无论任何一种类型的露点仪都应都应防止污染镜面防止污染镜面；一般说来，工业流程气体分析污染的影响是比较严重的。但即使是在一般说来，工业流程气体分析污染的影响是比较严重的。但即使是在纯气的测量中镜面的污染亦会随时间增加而积累。纯气的测量中镜面的污染亦会随

34、时间增加而积累。第34页，共75页，编辑于2022年，星期一HNP-50型冷镜式露点仪型冷镜式露点仪技术指标技术指标露点温度测量范围：露点温度测量范围：-65 20 最大制冷温差最大制冷温差：105 露点温度测试准确度露点温度测试准确度 DEW 0.3 PPM/V(换算精度换算精度0.1%)RH(换算精度换算精度 0.1%)显示灵敏度：显示灵敏度：0.1 样气压力：样气压力：0.1 MPa/cm2样气流量样气流量：0.4-1.0Lmin显示器：显示器：16 x 2 液晶屏液晶屏额定工作电压：额定工作电压：220VAC 50Hz 外形尺寸（外形尺寸（W）360 x（D）350 x（H）135mm

35、重量：重量：8.6Kg第35页，共75页，编辑于2022年，星期一便携式温湿度露点测量仪便携式温湿度露点测量仪 只要计算机与测量仪相连，可随时将温湿度露点值通过串口存入计只要计算机与测量仪相连，可随时将温湿度露点值通过串口存入计算机的数据库中。还可以定时自动导入数据。算机的数据库中。还可以定时自动导入数据。第36页，共75页，编辑于2022年，星期一 第37页，共75页，编辑于2022年，星期一能够把温湿度露点以曲线的形式显示出来，选择历史数据曲线（几年数据曲线），能够把温湿度露点以曲线的形式显示出来，选择历史数据曲线（几年数据曲线），也可以选择最近几天或几个月的数据曲线，可以任意选择。测量仪

36、和测量参数可任也可以选择最近几天或几个月的数据曲线，可以任意选择。测量仪和测量参数可任意选择。选中那一部分参数，曲线就显示那一部分参数的图形，本控件还具有对曲意选择。选中那一部分参数，曲线就显示那一部分参数的图形，本控件还具有对曲线的处理功能，控件有图形缩放、移动图形、查看图形数据、打印等功能。线的处理功能，控件有图形缩放、移动图形、查看图形数据、打印等功能。第38页，共75页，编辑于2022年，星期一 6.4电子式湿度计适用场合：适用场合：洁净及常温场合使用；洁净及常温场合使用；年漂移量：年漂移量：一般为一般为2%左右，甚至更高；左右，甚至更高；有效使用年限：有效使用年限：一次标定的有效使用

37、时间为一次标定的有效使用时间为1年年或或2年；年；比较：比较：一般而言，电子式湿度传感器的长期稳定性一般而言，电子式湿度传感器的长期稳定性和使用寿命不如干湿球湿度传感器。和使用寿命不如干湿球湿度传感器。第39页，共75页，编辑于2022年，星期一 6.4.1 氯化锂电阻湿度传感器氯化锂电阻湿度传感器1）物物性性：是是一一种种在在大大气气中中不不分分解解、不不挥挥发发，也也不不变变质质而而具具有有稳稳定的离子型无机盐类；定的离子型无机盐类；2）原原理理：其其吸吸湿湿量量与与空空气气的的相相对对湿湿度度成成一一定定函函数数关关系系，随随着着空空气气相相对对湿湿度度的的增增减减变变化化，氯氯化化锂锂

38、吸吸湿湿量量也也随随之之变变化化。只只有有当当它它的的蒸蒸气气压压等等于于周周围围空空气气的的水水蒸蒸气气分分压压力力时时才才处处于于平平衡衡状状态态；随随着着空空气气相相对对湿湿度度的的增增加加，氯氯化化锂锂的的吸吸湿湿量量也也随随之之增增加加，从从而而使使氯氯化化锂锂中中导导电电的的离离子子数数也也随随之之增增加加，最最后后导导致致它它的的电电阻阻减减小小。当当氯氯化化锂锂的的蒸蒸气气压压高高于于空空气气中中的的水水蒸蒸气气分分压压力力时时，氯氯化化锂锂放放出出水水分分，导导致致电电阻阻增增大大。氯氯化化锂锂电电阻阻湿湿度度传感器就是根据这个原理制成的。传感器就是根据这个原理制成的。*属于

39、属于吸湿法吸湿法测量测量*氯化锂的吸湿特氯化锂的吸湿特 性和吸湿后电阻性和吸湿后电阻 变化特性变化特性第40页，共75页，编辑于2022年，星期一氯化锂电阻湿度传感器分氯化锂电阻湿度传感器分梳状梳状和和柱状柱状一、传感器一、传感器第41页，共75页，编辑于2022年，星期一在聚碳酸酯基片上制成一对梳状金电极，在聚碳酸酯基片上制成一对梳状金电极，然后浸涂溶于聚乙烯醇的氯化锂胶状溶液，然后浸涂溶于聚乙烯醇的氯化锂胶状溶液，其表面再涂上一层多孔性保护膜而成。氯其表面再涂上一层多孔性保护膜而成。氯化锂是潮解性盐，这种电解质溶液形成的化锂是潮解性盐，这种电解质溶液形成的薄膜能随着空气中水蒸汽的变化而吸湿

40、或薄膜能随着空气中水蒸汽的变化而吸湿或脱湿。感湿膜的电阻随空气相对湿度变化脱湿。感湿膜的电阻随空气相对湿度变化而变化，当空气中湿度增加时，感湿膜中而变化，当空气中湿度增加时，感湿膜中盐的浓度降低。盐的浓度降低。梳状梳状传感器使用交流电桥测量其阻值，传感器使用交流电桥测量其阻值，不允许用直流电源不允许用直流电源，以防氯，以防氯化锂溶液发生电解。化锂溶液发生电解。最高使用温度最高使用温度55，当大于，当大于55时，氯化时，氯化锂溶液将蒸发。使用环境应保持空气清洁，无粉尘、纤维等。锂溶液将蒸发。使用环境应保持空气清洁，无粉尘、纤维等。第42页，共75页，编辑于2022年，星期一氯化锂传感器的测湿范围

41、与所涂氯化锂浓度及其它成分有关。氯化锂传感器的测湿范围与所涂氯化锂浓度及其它成分有关。采用某一浓度制作的元件在其有效的感湿范围内，其电阻值随采用某一浓度制作的元件在其有效的感湿范围内，其电阻值随周围空气相对湿度的变化符合指数关系。当湿度低于其有效的周围空气相对湿度的变化符合指数关系。当湿度低于其有效的感湿范围时，其阻值迅速增加，趋于无限大；而当高于该范围感湿范围时，其阻值迅速增加，趋于无限大；而当高于该范围时，其阻值变得非常小，乃至趋于零。时，其阻值变得非常小，乃至趋于零。每一传感器的测量范围较窄，故应按照测量范围的要求，选用相应的量每一传感器的测量范围较窄，故应按照测量范围的要求，选用相应的

42、量程。为扩大测量范围，可采用多片组合传感器。程。为扩大测量范围，可采用多片组合传感器。R1R2R3R4rrrrABRAB=f()7595%5575%3555%1535%第43页，共75页，编辑于2022年，星期一第44页，共75页，编辑于2022年，星期一氯化锂传感器氯化锂传感器测测量量电电桥桥合成、放大、合成、放大、检波检波电压电流电压电流转换器转换器热敏电阻热敏电阻放大、检放大、检波波电压电流电压电流转换器转换器 二、变送器二、变送器 将氯化锂湿度测头接入将氯化锂湿度测头接入交流电桥交流电桥，此电桥将传感器的电阻信号转变为交，此电桥将传感器的电阻信号转变为交流电压信号。此电压经放大、检波整

43、流变成与相对湿度成一定函数关系的流电压信号。此电压经放大、检波整流变成与相对湿度成一定函数关系的直流电压，再经电压直流电压，再经电压-电流转换器转换成标准电流转换器转换成标准4 420mA20mA的电流信号。的电流信号。420mA420mA温、湿度变送器输出的标准信号，便于远距离传送、记录和调节，测温、湿度变送器输出的标准信号，便于远距离传送、记录和调节，测量和调节精度高，常用于高精度的温、湿度测量和调节系统。量和调节精度高，常用于高精度的温、湿度测量和调节系统。第45页，共75页，编辑于2022年，星期一三、新型氯化锂湿度传感器三、新型氯化锂湿度传感器优点：长期工作稳定性好，制作湿度测量仪时

44、会有优点：长期工作稳定性好，制作湿度测量仪时会有较高的精度，响应迅速。较高的精度，响应迅速。缺点：有结露时易失效。缺点：有结露时易失效。它特别适合空调系统使用。它特别适合空调系统使用。第46页，共75页，编辑于2022年，星期一注意注意：为为了了避避免免氯氯化化锂锂溶溶液液发发生生电电解解，电电极极两两端端应接交流电。应接交流电。量量程程窄窄，一一般般为为15%20%RH，例例如如，0.05%的的 浓浓 度度 对对 应应 感感 湿湿 范范 围围 为为 80%-100%RH，0.2%的的浓浓度度对对应应的的感感湿湿范范围围为为60%-80%RH。环环境境温温度度对对输输出出影影响响较较大大，因因

45、此此要要进进行行温温度补偿。度补偿。最最高高使使用用温温度度5555，当当大大于于5555，氯氯化化锂锂溶液容易蒸发。溶液容易蒸发。第47页，共75页，编辑于2022年，星期一 6.4.2 高分子湿度传感器高分子湿度传感器是一个电容器；是一个电容器；在高分子薄膜上的电极是很薄在高分子薄膜上的电极是很薄的金属微孔蒸发膜，水分子可的金属微孔蒸发膜，水分子可通过两端的电极被高分子薄膜通过两端的电极被高分子薄膜吸附或释放；吸附或释放；随着这种水分子吸附或释放，随着这种水分子吸附或释放，高分子薄膜的介电系数将发生高分子薄膜的介电系数将发生相应的变化；相应的变化；因为介电系数随空气中的相对因为介电系数随空

46、气中的相对湿度变化而变化，所以只要湿度变化而变化，所以只要测测定电容就可测得相对湿度。定电容就可测得相对湿度。根据电容公式可知，在电容两个极板的面积和间距不变的情况下，根据电容公式可知，在电容两个极板的面积和间距不变的情况下，当介电常数发生变化时将引起电容值的变化。当介电常数发生变化时将引起电容值的变化。一、电容式：一、电容式：高分子电容式湿度传感器结构图高分子电容式湿度传感器结构图第48页，共75页，编辑于2022年，星期一特点特点：迅速吸湿、脱湿，滞后小，响应快，不受气：迅速吸湿、脱湿，滞后小，响应快，不受气流速度影响，测量范围宽，抗污染能力强，稳定性流速度影响，测量范围宽，抗污染能力强，

47、稳定性好。好。高分子电容式湿度传感器电容值与相对湿度的关系高分子电容式湿度传感器电容值与相对湿度的关系第49页，共75页，编辑于2022年，星期一HMD60Y温湿度变送器温湿度变送器测量系统接线图变送器接线图第50页，共75页，编辑于2022年，星期一接通电源后第51页，共75页，编辑于2022年，星期一电压电流电流和相对湿度成线性比例关系：电流和相对湿度成线性比例关系：420mA对应于对应于0100第52页，共75页，编辑于2022年，星期一二、电阻式二、电阻式材料：材料：高分子固体电解质材料制作感湿膜；高分子固体电解质材料制作感湿膜；工工作作过过程程：由由于于膜膜中中的的可可动动离离子子而

48、而产产生生导导电电性性，随随着着湿湿度度的的增增加加，其其电电离离作作用用增增强强，使使可可动动离离子子的的浓浓度度增增大大，电电极极间间的的电电阻阻值值减减小小；当当湿湿度度减减小小时时，电电离离作作用用也也随随之之减减弱弱，可动离子的浓度也减小，电极间的电阻值增大；可动离子的浓度也减小，电极间的电阻值增大；工工作作原原理理：湿湿度度传传感感器器对对水水分分子子的的吸吸附附和和释释放放情情况况，可可通通过过电电极极间间电电阻阻值值的的变变化化检检测测出出来来，从从而而得得到到相相应应的湿度值。的湿度值。第53页，共75页，编辑于2022年，星期一 使使用用高高分分子子固固体体电电解解质质材材

49、料料制制作作感感湿湿膜膜，当当相相对对湿湿度度大大时时，膜膜中中的的可可移移动动离离子子浓浓度度增增大大，电电阻阻减减少少，当当相相对对湿湿度度降降低低时时，膜膜中中的的可可运运动动离离子子浓浓度度减减少少，电电阻阻阻阻值值增增大大。这这样样可可通通过过电电极间的电阻值的变化测量相对湿度。极间的电阻值的变化测量相对湿度。高分子电阻式湿度传感器电阻与相对湿度的关系高分子电阻式湿度传感器电阻与相对湿度的关系第54页，共75页，编辑于2022年，星期一HPR-MQ-M52R（M52RM52R）是一款环保型的）是一款环保型的高分子湿度传感器。在空高分子湿度传感器。在空调、加湿器、除湿机等民调、加湿器、

50、除湿机等民用家电产品中得到了广泛用家电产品中得到了广泛的应用。的应用。第55页，共75页，编辑于2022年，星期一第56页，共75页，编辑于2022年，星期一第57页，共75页，编辑于2022年，星期一第58页，共75页，编辑于2022年，星期一第59页，共75页，编辑于2022年，星期一三、三、金属氧化物湿度传感器金属氧化物湿度传感器（一）金属氧化物陶瓷湿度传感器（一）金属氧化物陶瓷湿度传感器 由金属氧化物多孔性陶瓷烧结而成。烧结体上有微孔，可使湿敏层吸附或释放水分子，造成其电阻值的改变。1 1、类别：、类别：MgCrMgCr2 2O O4 4-TiO-TiO2 2陶瓷湿度传感器、陶瓷湿度传