濕度測量技術

1、2021-8-1 1 2021-8-1 2 n濕度的概念 n濕度測量方法 2021-8-1 3 n1、絕對濕度、絕對濕度 n2、相對濕度、相對濕度 n3、含濕量、含濕量 n 濕度是表示空氣中水蒸汽含量多少的尺度。常濕度是表示空氣中水蒸汽含量多少的尺度。常 用來表示空氣濕度的方法有：絕對濕度、相對濕用來表示空氣濕度的方法有：絕對濕度、相對濕 度和含濕量。度和含濕量。 2021-8-1 4 T P T P TR P nn n n 169. 21000 461 n 知道被測空氣的水蒸氣分壓力，及干球溫度即可求得知道被測空氣的水蒸氣分壓力，及干球溫度即可求得 絕對濕度。絕對濕度。 每每m3濕空氣在標況

2、下（濕空氣在標況下（0，1大氣壓）所含水蒸汽大氣壓）所含水蒸汽 的重量，即水蒸氣密度。單位為的重量，即水蒸氣密度。單位為g/m3。 TRP nn n由氣體狀態(tài)方程：由氣體狀態(tài)方程： 1絕對濕度絕對濕度 2021-8-1 5 %100 b n P P 2相對濕度相對濕度 相對濕度就是空氣中水蒸汽分壓力相對濕度就是空氣中水蒸汽分壓力Pn與同溫度下飽和水蒸與同溫度下飽和水蒸 汽分壓力汽分壓力Pb之比值之比值。 2021-8-1 6 u絕對濕度只能說明濕空氣中實際所含水蒸汽絕對濕度只能說明濕空氣中實際所含水蒸汽 的質(zhì)量，而不能說明濕空氣干燥或潮濕的程的質(zhì)量，而不能說明濕空氣干燥或潮濕的程 度及吸濕能力

3、的大小。度及吸濕能力的大小。 u相對濕度表征濕空氣中水蒸氣接近飽和含量相對濕度表征濕空氣中水蒸氣接近飽和含量 的程度。的程度。值小，說明濕空氣飽和程度小，值小，說明濕空氣飽和程度小， 吸收水蒸氣的能力強；吸收水蒸氣的能力強；值大則說明濕空氣值大則說明濕空氣 飽和程度大，吸收水蒸氣的能力弱。飽和程度大，吸收水蒸氣的能力弱。 2021-8-1 7 3含濕量含濕量 含濕量就是濕空氣中，每千克干空氣所含有的水蒸汽的質(zhì)量。含濕量就是濕空氣中，每千克干空氣所含有的水蒸汽的質(zhì)量。 m m d n 1000 nnnnn TRmVP mRTPV 因為水蒸氣與干空氣均勻混合，故因為水蒸氣與干空氣均勻混合，故Vn=

4、V，Tn=T，又：，又：Rn=461， R=287 2021-8-1 8 n所以，當大氣壓力為定值，含濕量是水蒸氣分所以，當大氣壓力為定值，含濕量是水蒸氣分 壓力的函數(shù)。壓力的函數(shù)。 b b n nnn ww ww nn nnn PB P PB P P P P P VP TR TR VP m m d 622622622 461 287 100010001000 b b n nnn ww ww nn nn w S PB P PB P P P P P VP TR TR VP m m d 622622622 461 287 100010001000 b b n nnn nn nnn PB P PB

5、P P P P P VP TR TR VP m m d 622622622 461 287 100010001000 b b n nnn ww ww nn nn w S PB P PB P P P P P VP TR TR VP m m d 622622622 461 287 100010001000 2021-8-1 9 1、干濕球法、干濕球法 測量干濕球溫度來確定相對濕度測量干濕球溫度來確定相對濕度 2、露點法、露點法 測量干球、露點溫度來確定相對濕度測量干球、露點溫度來確定相對濕度 3、吸濕法（電子傳感器法）、吸濕法（電子傳感器法） 利用空氣濕度與物質(zhì)電阻或電容關系利用空氣濕度與物質(zhì)電阻

6、或電容關系 2021-8-1 10 1干濕球法干濕球法 干濕球濕度計的干濕球濕度計的基本原理基本原理為：當大氣壓力為：當大氣壓力B和風速和風速v 不變時，利用被測空氣相應于濕球溫度下飽和水蒸氣壓不變時，利用被測空氣相應于濕球溫度下飽和水蒸氣壓 力和干球溫度下的水蒸氣分壓力之差，與干濕球溫度之力和干球溫度下的水蒸氣分壓力之差，與干濕球溫度之 差之間存在的數(shù)量關系確定空氣濕度。差之間存在的數(shù)量關系確定空氣濕度。 BttAPP ssbn )( . %100 b n P P %100 )( . b ssb b n P BttAP P P 2021-8-1 11 根據(jù)根據(jù)t、ts分別對應有確定的分別對應

7、有確定的Pb、Pb,s值，所以根據(jù)干、濕值，所以根據(jù)干、濕 球溫度計的讀數(shù)差，即可由上式確定被測空氣的相對濕度。球溫度計的讀數(shù)差，即可由上式確定被測空氣的相對濕度。 測得干球溫度和濕球溫度可計算相對濕度。測得干球溫度和濕球溫度可計算相對濕度。 適用范圍：大于適用范圍：大于0。 %100 )( . b ssb b n P BttAP P P 2021-8-1 12 1.1 普通干濕球濕度計普通干濕球濕度計 nTwnT s n構造：同精度溫度計兩支、脫脂紗布、構造：同精度溫度計兩支、脫脂紗布、 蒸餾水。蒸餾水。 n特點：特點： n無風速控制，無屏蔽輻射；無風速控制，無屏蔽輻射； n水易污染；水易污

8、染； n測量誤差較大。測量誤差較大。 n注意：注意： 濕球溫度計安裝時，要求溫度計的球濕球溫度計安裝時，要求溫度計的球 部離開水杯上沿至少部離開水杯上沿至少23cm， 應使?jié)袂驕囟扔嬛車諝饬魍?。應使?jié)袂驕囟扔嬛車諝饬魍ā?2021-8-1 13 1.2 通風干濕球濕度計（阿斯曼）通風干濕球濕度計（阿斯曼） n構造構造 n溫度計置于金屬套管內(nèi)溫度計置于金屬套管內(nèi) n微型風機，通風風速微型風機，通風風速 n特點特點 n濕球附近風速固定在不小于濕球附近風速固定在不小于 2.5m/s n金屬套管屏蔽輻射金屬套管屏蔽輻射 n蒸餾水隨時滴入蒸餾水隨時滴入 nTwnT s 2021-8-1 14 202

9、1-8-1 15 1.3 電動干濕球濕度計電動干濕球濕度計 為了能自動顯示空氣的相對濕度和遠距離傳送濕為了能自動顯示空氣的相對濕度和遠距離傳送濕 度信號，采用電動干濕球溫度計。它的干濕球是用金度信號，采用電動干濕球溫度計。它的干濕球是用金 屬電阻（鎳電阻）代替膨脹式溫度計，并設置一個微屬電阻（鎳電阻）代替膨脹式溫度計，并設置一個微 型軸流風機，以便在熱電阻周圍造成不小于型軸流風機，以便在熱電阻周圍造成不小于2.5m/s的的 風速，提高測量精度。風速，提高測量精度。 2021-8-1 16 nair in nair out n干球干球 熱電阻熱電阻 n濕球濕球 n熱電阻熱電阻 2021-8-1

10、17 2、露點法濕度測量、露點法濕度測量 基本原理：先測定露點溫度基本原理：先測定露點溫度tL，然后確定對應于，然后確定對應于 tL的飽和水蒸氣壓力的飽和水蒸氣壓力PL。 顯然，顯然， PL即為被測空氣的水蒸氣分壓力即為被測空氣的水蒸氣分壓力Pn。 %100 %100 b n b L P P P P 測試基本方法：將被測空氣冷卻，當濕空氣冷卻到測試基本方法：將被測空氣冷卻，當濕空氣冷卻到 水蒸氣達到飽和并開始凝結出水分時所對應的溫度。水蒸氣達到飽和并開始凝結出水分時所對應的溫度。 2021-8-1 18 n充滿乙醚充滿乙醚 溶液溶液 主要缺點：主要缺點： n當冷卻表面上出當冷卻表面上出 現(xiàn)露珠

11、的瞬間，需現(xiàn)露珠的瞬間，需 立即測定表面溫度，立即測定表面溫度， 但一般不易測準，但一般不易測準， 而容易造成較大的而容易造成較大的 測量誤差。測量誤差。 2.1 露點濕度計露點濕度計 2021-8-1 19 2.2 光電式露點濕度計光電式露點濕度計 光電式露點濕度計是使用光電原理直接測量氣體露點溫度的光電式露點濕度計是使用光電原理直接測量氣體露點溫度的 一種電測法濕度計。其測量準確度高，可靠性強，使用范圍一種電測法濕度計。其測量準確度高，可靠性強，使用范圍 廣，尤其適用于低溫狀態(tài)。廣，尤其適用于低溫狀態(tài)。 高度光潔的高度光潔的 露點鏡；高露點鏡；高 精度的光學精度的光學 與熱電制冷與熱電制冷

12、 調(diào)節(jié)系統(tǒng)；調(diào)節(jié)系統(tǒng)； 采樣氣體需采樣氣體需 潔凈。潔凈。 2021-8-1 20 露點溫度測量范圍：露點溫度測量范圍：- 65 20 測試準確度：測試準確度：RH ( 換算精度換算精度 0.1% ) 顯示靈敏度：顯示靈敏度： 0.1 樣氣流量樣氣流量 ：0.4 -1.0Lmin 2021-8-1 21 某些物質(zhì)放在空氣中，其含濕量與空氣的相對濕度有關；而某些物質(zhì)放在空氣中，其含濕量與空氣的相對濕度有關；而 含濕量大小又引起本身電阻的變化。因此可以通過這種傳感含濕量大小又引起本身電阻的變化。因此可以通過這種傳感 器將空氣相對濕度轉(zhuǎn)換為其電阻值的測量。這種方法稱為吸器將空氣相對濕度轉(zhuǎn)換為其電阻值

13、的測量。這種方法稱為吸 濕法濕度測量。濕法濕度測量。 3、吸濕法濕度傳感器、吸濕法濕度傳感器 2021-8-1 22 n氯化鋰氯化鋰是一種在大氣中不分解、不揮發(fā)，也不變質(zhì)而具有穩(wěn) 定的離子型無機鹽類。其吸濕量與空氣相對濕度成一定函數(shù)關 系，隨著空氣相對濕度的增減變化，氯化鋰吸濕量也隨之變化。 當氯化鋰溶液吸收水汽后，使導電的離子數(shù)增加，因此導致電 阻的降低；反之，則使電阻增加。氯化鋰電阻濕度計的傳感器 就是根據(jù)這一原理工作的。 3.1 氯化鋰電阻濕度計氯化鋰電阻濕度計 氯化鋰電阻濕度傳感器分梳狀梳狀和 柱狀柱狀。在梳狀或柱狀電極間的電 阻值的變化反映了空氣相對濕度 的變化。 2021-8-1

14、23 注意注意： v為了避免氯化鋰溶液發(fā)生電解，電極兩端應接交流電。為了避免氯化鋰溶液發(fā)生電解，電極兩端應接交流電。 v量程窄，一般為量程窄，一般為15%20%，例如，例如，0.05%的濃度對的濃度對 應感濕范圍為應感濕范圍為80%-100%，0.2%的濃度對應的感濕范的濃度對應的感濕范 圍為圍為60%-80%。 v環(huán)境溫度對輸出影響較大，因此要進行溫度補償。環(huán)境溫度對輸出影響較大，因此要進行溫度補償。 v最高使用溫度最高使用溫度5555，當大于，當大于5555，氯化鋰溶液容易蒸發(fā)。，氯化鋰溶液容易蒸發(fā)。 氯化鋰傳感器的測濕范圍與所涂氯化鋰濃度及其氯化鋰傳感器的測濕范圍與所涂氯化鋰濃度及其 它

15、成分有關。采用某一濃度制作的元件在其有效它成分有關。采用某一濃度制作的元件在其有效 的感濕范圍內(nèi)，其電阻值隨周圍空氣相對濕度的的感濕范圍內(nèi)，其電阻值隨周圍空氣相對濕度的 變化符合指數(shù)關系。當濕度低于其有效的感濕范變化符合指數(shù)關系。當濕度低于其有效的感濕范 圍時，其阻值迅速增加，趨于無限大；而當高于圍時，其阻值迅速增加，趨于無限大；而當高于 該范圍時，其阻值變得非常小，乃至趨于零。該范圍時，其阻值變得非常小，乃至趨于零。 2021-8-1 24 n擴大氯化鋰濕度計的測量范圍擴大氯化鋰濕度計的測量范圍 nR1nR2nR3nR4 nrnrnrnr nA nB nRAB=f() n7595% n557

16、5%n3555%n1535% 為擴大測量范圍，可采用多片組合傳感器。為擴大測量范圍，可采用多片組合傳感器。 2021-8-1 25 n將氯化鋰濕度測頭接入交流電橋，此電橋?qū)鞲衅鞯膶⒙然嚌穸葴y頭接入交流電橋，此電橋?qū)鞲衅鞯?電阻信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷盒盘?。此電壓?jīng)放大、檢波電阻信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷盒盘?。此電壓?jīng)放大、檢波 整流變成與相對濕度成一定函數(shù)關系的直流電壓，再整流變成與相對濕度成一定函數(shù)關系的直流電壓，再 經(jīng)電壓經(jīng)電壓- -電流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成標準電流轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成標準0-10mA0-10mA的電流信號的電流信號。 2021-8-1 26 3.2 高分子電阻濕度計高分子電阻濕度計 使用高分子固

17、體電解質(zhì)使用高分子固體電解質(zhì) 材料制作感濕膜，當相材料制作感濕膜，當相 對濕度大時，膜中的可對濕度大時，膜中的可 移動離子濃度增大，電移動離子濃度增大，電 阻減少，當相對濕度降阻減少，當相對濕度降 低時，膜中的可運動離低時，膜中的可運動離 子濃度減少，電阻阻值子濃度減少，電阻阻值 增大。這樣可通過電極增大。這樣可通過電極 間的電阻值的變化測量間的電阻值的變化測量 相對濕度。相對濕度。 2021-8-1 27 HPR-MQ-M52R n（M52R）是一款高分子）是一款高分子 濕度傳感器。在空調(diào)、加濕濕度傳感器。在空調(diào)、加濕 器、除濕機等民用家電產(chǎn)品器、除濕機等民用家電產(chǎn)品 中得到了廣泛的應用。中

18、得到了廣泛的應用。 2021-8-1 28 3.3 金屬氧化物陶瓷電阻濕度計金屬氧化物陶瓷電阻濕度計 由金屬氧化物多孔性陶瓷燒結而成。燒結體上有微孔，可由金屬氧化物多孔性陶瓷燒結而成。燒結體上有微孔，可 使?jié)衩魧游交蜥尫潘肿?，造成其電阻值的改變使?jié)衩魧游交蜥尫潘肿?，造成其電阻值的改變?主要有：主要有： MgCr2O4-TiO2陶瓷陶瓷 濕度傳感器、濕度傳感器、NiO 陶瓷濕度傳感器。陶瓷濕度傳感器。 特點：特點：傳感器電阻的對傳感器電阻的對 數(shù)值與濕度成線性關系，數(shù)值與濕度成線性關系， 測濕范圍、工作溫度范測濕范圍、工作溫度范 圍寬。圍寬。 2021-8-1 29 4、飽和鹽溶液濕度

19、校正裝置、飽和鹽溶液濕度校正裝置 濕度計的標定與校正需要一個維持恒定相對濕度計的標定與校正需要一個維持恒定相對 濕度的校正裝置，并且用一種可作為基準的方濕度的校正裝置，并且用一種可作為基準的方 法去測定其中的相對濕度，再將被校正儀表放法去測定其中的相對濕度，再將被校正儀表放 入此裝置進行標定。入此裝置進行標定。 2021-8-1 30 關鍵：關鍵：實現(xiàn)不同范圍內(nèi)維持恒定的相對濕度空間，實現(xiàn)不同范圍內(nèi)維持恒定的相對濕度空間， 可作基準的高精度標定儀器，可作基準的高精度標定儀器， 水的飽和蒸氣壓是溫度的函數(shù)，溫度愈高，飽水的飽和蒸氣壓是溫度的函數(shù)，溫度愈高，飽 和蒸氣壓也愈高。和蒸氣壓也愈高。 當向水中加入鹽類，溶液中的水分蒸發(fā)受到限當向水中加入鹽類，溶液中的水分蒸發(fā)受到限 制，使其飽和蒸氣壓降低，降