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技術(shù)文章

露點(diǎn)儀原理點(diǎn)擊次數(shù)：2908 更新時(shí)間：2013-01-30

      露點(diǎn)法是一種古老的濕度測(cè)量方法,從經(jīng)典的Regnault露點(diǎn)儀算起,它也有一百多年的歷史了。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,露點(diǎn)技術(shù)臻于完善。現(xiàn)代的光電露點(diǎn)儀采用熱電制冷,并且可以自動(dòng)補(bǔ)償零點(diǎn)和連續(xù)跟蹤測(cè)量露點(diǎn)。帶有微處理器的露點(diǎn)儀還可以把露點(diǎn)溫度同時(shí)轉(zhuǎn)換為相對(duì)濕度等測(cè)量單位。高精度露點(diǎn)儀在一般濕度范圍的測(cè)量準(zhǔn)確度可達(dá)±1℃露點(diǎn)溫度。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是混合比，即水蒸氣質(zhì)量和干氣質(zhì)量之比，用重量法濕度計(jì)得以實(shí)現(xiàn)。但用重量法測(cè)量混合比技術(shù)難度大、操作繁瑣，實(shí)際測(cè)量濕度量值大多數(shù)采用露點(diǎn)。本文主要從露點(diǎn)儀原理談?wù)効捶ā?/span>

原理：
     當(dāng)一定體積的濕空氣在恒定的總壓力下被均勻降溫，直到空氣中的水汽達(dá)到飽和狀態(tài)，該狀態(tài)叫做露點(diǎn)--在冷卻的過(guò)程中，氣體和水汽兩者的分壓力保持不變。傳感器由兩部分組成：電容型聚合物薄膜測(cè)濕傳感器及電阻型測(cè)濕傳感器，測(cè)濕傳感器測(cè)量被測(cè)氣體中的水分子，從而測(cè)出相對(duì)濕度；測(cè)溫傳感器測(cè)量測(cè)濕傳感器的表面濕度，儀器內(nèi)置的微處理從這兩個(gè)參數(shù)計(jì)算出露點(diǎn)。測(cè)濕、測(cè)溫傳感器通過(guò)金屬膜背靠背緊密靠近，這樣一方面使得測(cè)溫傳感器能夠準(zhǔn)確測(cè)得濕度傳感器所處溫度，另一方面通過(guò)金屬膜的作用大大減小了由于外部電場(chǎng)作用產(chǎn)生的感應(yīng)電容，從而提高了測(cè)量精度，在低濕情況下， DRYCAP 的反應(yīng)時(shí)間為 40-240 秒，取決于濕度變化方向和大小，測(cè)量高濕時(shí)反應(yīng)時(shí)間較短。 DRYCAP 的耐溫范圍為 -40-+180 度，承壓范圍為 0-20bar. 其本身耐腐蝕性也極為突出，對(duì)于堿性和弱酸性氣體有較好的適應(yīng)，通常在低濕的情況下，相對(duì)薄膜濕敏傳感器要得到 +2 度的露點(diǎn)精度所能測(cè)得的zui低露點(diǎn)為 -9 度，應(yīng)用 Vaisal 的 DRYCAP 傳感器及自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù)，在保證 +2 度露點(diǎn)溫度精度的同時(shí)可測(cè)得的zui低露點(diǎn)為 -60 度，在精度稍低的情況下可達(dá)到 -80 度的露點(diǎn)，這是因?yàn)樽孕?zhǔn)技術(shù)使得準(zhǔn)確的相對(duì)濕度測(cè)量成為可能。 
     在自校準(zhǔn)過(guò)程中，測(cè)溫電阻將探頭加溫到高于環(huán)境溫度 10 度后自然冷卻，在冷卻過(guò)程中儀器測(cè)量實(shí)時(shí)溫度和相對(duì)濕度。從公式 RH=RH0+PW/PWS 中（其中 RH 為儀器測(cè)量值。 RH0 為直線在 Y 軸上截距。 PW 為此刻待測(cè)氣體中水氣分壓，假設(shè)是一定值。 PWS 為飽和水氣壓值。 1/PWS 為、溫度的函數(shù)）可見(jiàn)由幾組不同溫度時(shí)的 RH 、 1/PWS 值可推出一擬合直線，并推出該擬合直線在 Y 軸上的截距 RH ？即溫度無(wú)窮高時(shí)，傳感器所測(cè)相對(duì)溫度偏移開(kāi)零點(diǎn)的值。
     在確定 RH0 后即可進(jìn)行準(zhǔn)確的 RH 計(jì)算，從而準(zhǔn)確計(jì)算出露點(diǎn)，當(dāng)相對(duì)濕度低于 10% 時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行自校準(zhǔn)功能，此時(shí)上次的輸出參數(shù)被鎖定，校準(zhǔn)后系統(tǒng)即可輸出測(cè)量值。自校準(zhǔn)功能也可以以時(shí)間間隔方式啟動(dòng)（通常為 6 小時(shí)）。如果在校準(zhǔn)過(guò)程中溫度或露點(diǎn)測(cè)量值不穩(wěn)定，即環(huán)境影響降溫過(guò)程或假設(shè)的 PW 為一常數(shù)條件不滿足，自校準(zhǔn)功能將會(huì)在設(shè)定的時(shí)間間隔后又一次執(zhí)行，依次類推，直至溫度和露點(diǎn)溫度穩(wěn)定后才輸出真實(shí)露點(diǎn)。通過(guò)的硬件設(shè)計(jì)及自動(dòng)校準(zhǔn)軟件使得準(zhǔn)確測(cè)量低濕露點(diǎn)得以實(shí)現(xiàn)。 
由于某些化學(xué)物質(zhì)氣體分子聚集在濕敏器件內(nèi)部會(huì)影響測(cè)量精度。為保證準(zhǔn)確測(cè)量， 開(kāi)發(fā)出增益回歸軟件，其工作過(guò)程為在零點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)軟件執(zhí)行前執(zhí)行增益回歸功能，將傳感器升溫到 160 度使其內(nèi)部聚集的化學(xué)物質(zhì)氣體分子蒸發(fā)，從而保證了準(zhǔn)確測(cè)量。同時(shí)這一方法排除了油污聚集影響反應(yīng)時(shí)間的困擾。 
    濕敏器件不怕冷凝水，發(fā)生冷凝后自然風(fēng)干則不影響正常使用，但風(fēng)干時(shí)需將儀器取出，這會(huì)影響其他工作的正常進(jìn)行，為了防止此類情況的頻繁發(fā)生，在露點(diǎn)儀中還附有一保護(hù)功能，即當(dāng)時(shí)濕度意外升高到 80上時(shí)，測(cè)溫傳感器馬上對(duì)濕敏器件加熱以減小局部相對(duì)濕度從而避免飽和水汽形成。通過(guò)使用這一客戶友好功能使得停工率大幅降低，從而提高了生產(chǎn)效率。 
     露點(diǎn)儀出廠設(shè)置為 -80+20 度露點(diǎn)對(duì)應(yīng) 4~20MA ，但客戶通過(guò)軟件修改可使任意量程范圍內(nèi)參數(shù)，如： -60~~+5 度露點(diǎn)或 -75~~+15 度等對(duì)應(yīng) 4-20MA 輸出，從而大大方便了后級(jí)級(jí)聯(lián)控制。 所有露點(diǎn)儀使用一段時(shí)間后都會(huì)發(fā)生漂移，大多數(shù)露點(diǎn)儀客戶是不能自己作校正的，只能頻繁地送到廠家花費(fèi)一定的財(cái)力及時(shí)間作校正，為了方便客戶使用，露點(diǎn)儀都能使客戶在自己能找到標(biāo)準(zhǔn)濕度的情況下，通過(guò) Macrisoft Windows 中的公用軟件自己作校正，大大節(jié)省了費(fèi)用和時(shí)間，保證了正常測(cè)量。 通過(guò)多項(xiàng)技術(shù)的使用，確保了維薩拉公司（ Vaisala ）露點(diǎn)儀在各行業(yè)的穩(wěn)定使用。 。 
 
聯(lián)系人:劉浩宇
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