湿度测量方法课件

在通在通风与空与空调工程中，空气的湿度与温度工程中，空气的湿度与温度是两个相关的是两个相关的热工参数，它工参数，它们具有同具有同样的重要意的重要意义。湿度控制有湿度控制有何应用呢？何应用呢？第四章第四章湿度湿度测量量1湿度测量方法在纺织行业的应用：对纺织纤维性能的影响在相在相对湿度增大湿度增大时，由于，由于纤维吸湿后的分子吸湿后的分子间距离距离增大，故增大，故纤维的硬度和脆性随之降低，使的硬度和脆性随之降低，使纤维的柔的柔软性大性大为改善。改善。机械表面与机械表面与纤维间的摩擦或的摩擦或纤维间的相互摩擦，不的相互摩擦，不可避免的会引起可避免的会引起纤维带电，当，当纤维与机体与机体带有不同有不同电荷荷时，会妨碍，会妨碍纤维的拉伸、梳理、交的拉伸、梳理、交织、卷、卷绕过程的程的顺利利进行。提高空气的相行。提高空气的相对湿度，可以使湿度，可以使纤维的比的比电阻降低，以增加阻降低，以增加电荷散逸的速度，从而消除荷散逸的速度，从而消除静静电。2湿度测量方法在空气调节的应用：提高人体舒适感环境湿度境湿度过低低时，体表汗液蒸，体表汗液蒸发量增加，皮肤会量增加，皮肤会感感觉过于干燥。而湿度于干燥。而湿度过大大时，体表出的汗不能，体表出的汗不能及及时、充分地蒸、充分地蒸发掉，掉，积于皮肤表面，使人体不于皮肤表面，使人体不舒适感舒适感觉加大。因此，加大。因此，为了提高人体了提高人体热舒适性，舒适性，应正确控制室内相正确控制室内相对湿度湿度值。3湿度测量方法在卷烟业的应用：对烟丝质量的影响在制烟在制烟过程中，烟程中，烟丝的破的破损率及率及质量与量与储存存时的空气湿度有着重要的关系。的空气湿度有着重要的关系。储存存时空气空气过于干于干燥，燥，则烟烟丝易破碎成烟沫，气味也易破碎成烟沫，气味也挥发出去，烟出去，烟丝质量随之降低。通常，量随之降低。通常，储丝库的温度需要的温度需要维持持在在1825之之间，相，相对湿度要保持在湿度要保持在70%以上以上，在，在此此环境条件下，烟境条件下，烟丝才不易破碎，才不易破碎，飘尘现象也象也较轻，烟味也，烟味也较纯正。正。4湿度测量方法在通信行业的应用：确保设备可靠性为避免因空气干燥引起静避免因空气干燥引起静电，烧坏坏电路板，造路板，造成成线路路瘫痪，从而引，从而引发事故，同事故，同时保持保持设备的最的最佳运佳运转状状态，延，延长设备的使用寿命，通信行的使用寿命，通信行业动力机房力机房环境境对湿度和温度有着湿度和温度有着严格的要求格的要求。5湿度测量方法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在乘员舱大气中，航天大气中，航天员呼吸、蒸呼吸、蒸发和洗和洗涤都会造成水都会造成水蒸气增加，甚至达到蒸气增加，甚至达到饱和状和状态。在失重情况下，水蒸气可以在。在失重情况下，水蒸气可以在任何冷表面凝任何冷表面凝结成水珠，且随机存在于任何部位或成水珠，且随机存在于任何部位或飘浮在大气浮在大气之中。早期的之中。早期的载人人飞船，随船，随处存在的冷凝水成存在的冷凝水成为令人十分令人十分头疼疼的的问题，“双子星座双子星座”飞船曾采用船曾采用铺设吸水材料的吸水材料的办法法简单处理。理。现代代载人航天器使用一种人航天器使用一种带有孔板有孔板输出机构的冷凝出机构的冷凝热交交换器，以器，以5%通通风气流把冷凝水引出排水气流把冷凝水引出排水细孔，再孔，再经动态水水/气分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，循环空气阻力小。空气阻力小。6湿度测量方法在其他场合的应用受湿度影响受湿度影响较大的大的场合，合，还有如有如计算机房、算机房、印刷印刷车间、洁净室、手室、手术室、室、实验室、半室、半导体体生生产车间、博物、博物馆、档案、档案馆等。等。7湿度测量方法大气是由干空气和一定量的水蒸气混合而成的，我大气是由干空气和一定量的水蒸气混合而成的，我们称其称其为湿空气。干空气的成分主要是氮（湿空气。干空气的成分主要是氮（78）、氧）、氧（21）、）、氩（0.93）、二氧化碳（）、二氧化碳（0.03）及其它微）及其它微量气体。量气体。在湿空气中水蒸汽的含量在湿空气中水蒸汽的含量虽少，但其少，但其变化却会化却会对空气空气环境的干燥和潮湿程度境的干燥和潮湿程度产生重要的影响，且使湿空气的物生重要的影响，且使湿空气的物理性理性质随之随之发生改生改变。8湿度测量方法常温常常温常压下干空气可下干空气可视为理想气体，而湿空气中的水理想气体，而湿空气中的水蒸汽一般蒸汽一般处于于过热状状态，且含量很少，也可近似看作理想，且含量很少，也可近似看作理想气体。气体。PwV=mwRwT或或Pwvw=RwTPnV=mnRnT或或Pnvn=RnT干空气用下干空气用下标g表示，水蒸汽用下表示，水蒸汽用下标n表示。表示。根据道根据道尔顿定律，湿空气的定律，湿空气的压力力应等于干空气的等于干空气的压力力与水蒸汽的与水蒸汽的压力之和。力之和。B=Pg+Pn海平面的海平面的标准大气准大气压为101325Pa。9湿度测量方法第第1节概述概述一、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：绝对湿度湿度、相相对湿度湿度和和含湿量含湿量三种。三种。1绝对湿度湿度绝对湿度定湿度定义为在每立方米湿空气（或其他气体），在在每立方米湿空气（或其他气体），在标准状准状态下（下（0，760mmHg）所含水蒸气的重量，即湿空气中的水）所含水蒸气的重量，即湿空气中的水蒸气的密度，以字符蒸气的密度，以字符表示，表示，单位位为克克/米米3。式中式中Pn空气中水蒸气分空气中水蒸气分压力，力，Pa；T空气的干球空气的干球绝对温度，温度，K；w空气的干球空气的干球摄氏温度，氏温度，；Rn水蒸气的气体常数，水蒸气的气体常数，Rn461J/(kg.k)。10湿度测量方法2.相相对湿度湿度相相对湿度就是空气中水蒸汽分湿度就是空气中水蒸汽分压力力Pn与同温度与同温度下下饱和水蒸汽分和水蒸汽分压力力Pb之比之比值。相相对湿度越小，就表示是空气离湿度越小，就表示是空气离饱和和态越越远，尚有吸收更多，尚有吸收更多水蒸气的能力，即空气越干燥，吸收水蒸气能力越水蒸气的能力，即空气越干燥，吸收水蒸气能力越强；反之，；反之，相相对湿度越大，吸收水蒸汽能力越弱，即空气越潮湿。相湿度越大，吸收水蒸汽能力越弱，即空气越潮湿。相对湿湿度反映了湿空气中水蒸汽含量接近度反映了湿空气中水蒸汽含量接近饱和的程度，故又称和的程度，故又称饱和度。和度。11湿度测量方法空气的相空气的相对湿度是湿度是干球温度、湿球温干球温度、湿球温度、度、风速和大气速和大气压力的函数。力的函数。12湿度测量方法u绝对湿湿度度只只能能说明明湿湿空空气气中中实际所所含含水水蒸蒸汽汽的的质量量，而而不不能能说明明湿湿空空气气干干燥燥或或潮潮湿湿的的程程度及吸湿能力的大小。度及吸湿能力的大小。u相相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和和含含量量的的程程度度。值小小，说明明湿湿空空气气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；值大大则说明明湿湿空空气气饱和程度大，吸收水蒸气的能力弱。和程度大，吸收水蒸气的能力弱。13湿度测量方法3.含湿量含湿量含湿量就是湿空气中，每千克干空气所含湿量就是湿空气中，每千克干空气所含有的水蒸汽的含有的水蒸汽的质量。量。所以，当大气压力为定值，含湿量是水蒸气分压力的函数。所以，当大气压力为定值，含湿量是水蒸气分压力的函数。14湿度测量方法二、气体湿度二、气体湿度测量方法量方法常见的湿度测量方法有：动态法（双压法、双温法、常见的湿度测量方法有：动态法（双压法、双温法、分流法），静态法（饱和盐法、硫酸法），露点法，干分流法），静态法（饱和盐法、硫酸法），露点法，干湿球法和吸湿法。湿球法和吸湿法。u干湿球法干湿球法u露点法露点法u吸湿法吸湿法15湿度测量方法双双压法、双温法是基于法、双温法是基于热力学力学P、V、T平衡原理，平衡原理，平衡平衡时间较长，分流法是基于，分流法是基于绝对湿气和湿气和绝对干空气的干空气的精确混合。由于采用了精确混合。由于采用了现代代测控手段，控手段，这些些设备可以做可以做得相当精密，却因得相当精密，却因设备复复杂，昂，昂贵，运作，运作费时费工，主工，主要作要作为标准准计量之用，其量之用，其测量精度可达量精度可达2%以上。以上。静静态法中的法中的饱和和盐法，是湿度法，是湿度测量中最常量中最常见的方法，的方法，简单易行。但易行。但饱和和盐法法对液、气两相的平衡要求很液、气两相的平衡要求很严，对环境温度的境温度的稳定要求定要求较高。用起来要求等很高。用起来要求等很长时间去去平衡，低湿点要求更平衡，低湿点要求更长。特。特别在室内湿度和瓶内湿度差在室内湿度和瓶内湿度差值较大大时，每次开启都需要平衡，每次开启都需要平衡68小小时。16湿度测量方法露点法露点法是是测量湿空气达到量湿空气达到饱和和时的温度，是的温度，是热力学的力学的直接直接结果，准确度高，果，准确度高，测量范量范围宽。计量用的精密露点量用的精密露点仪准确度可达准确度可达0.2甚至更高。但用甚至更高。但用现代光代光电原理的冷原理的冷镜式露点式露点仪价格昂价格昂贵，常和，常和标准湿度准湿度发生器配套使用。生器配套使用。干湿球法干湿球法，这是是18世世纪就就发明的明的测湿方法。湿方法。历史悠久，史悠久，使用最普遍。干湿球法是一种使用最普遍。干湿球法是一种间接方法，它用干湿球方程接方法，它用干湿球方程换算出湿度算出湿度值，而此方程是有条件的：即在湿球附近的，而此方程是有条件的：即在湿球附近的风速必需达到速必需达到2.5m/s以上。普通用的干湿球温度以上。普通用的干湿球温度计将此条件将此条件简化了，所以其准确度只有化了，所以其准确度只有57%RH,干湿球也不属于静干湿球也不属于静态法，不要法，不要简单地地认为只要提高两支温度只要提高两支温度计的的测量精度就等量精度就等于提高了湿度于提高了湿度计的的测量精度。量精度。吸湿法吸湿法电子式湿度子式湿度传感器感器产品及湿度品及湿度测量属于量属于90年代年代兴起的行起的行业,近年来，国内外在湿度近年来，国内外在湿度传感器研感器研发领域取得域取得了了长足足进步。湿敏步。湿敏传感器正从感器正从简单的湿敏元件向集成化、的湿敏元件向集成化、智能化、多参数智能化、多参数检测的方向迅速的方向迅速发展，展，为开开发新一代湿度新一代湿度测控系控系统创造了有利条件，也将湿度造了有利条件，也将湿度测量技量技术提高到新的提高到新的水平。水平。17湿度测量方法第二第二节干湿球与露点法湿度干湿球与露点法湿度检测干湿球湿度干湿球湿度检测是根据是根据干湿球温度差效干湿球温度差效应原理原理进行湿度行湿度测量。量。干湿球温度差效干湿球温度差效应是指在潮湿物体表面的水分蒸是指在潮湿物体表面的水分蒸发而冷却的效而冷却的效应，冷却的程度取决于周冷却的程度取决于周围空气的相空气的相对湿度湿度、大气、大气压力力B以及以及风速。速。当大气当大气压力力B和和风速速v不不变时，利用被，利用被测空气相空气相应于湿球温度下于湿球温度下饱和水蒸气和水蒸气压力和干球温度下的水蒸气分力和干球温度下的水蒸气分压力之差，与干湿球温度力之差，与干湿球温度之差之之差之间存在的数量关系确定空气湿度。存在的数量关系确定空气湿度。测量空气的干、湿球温度，就可以在量空气的干、湿球温度，就可以在i-d图中中查出出;根据干球温度和干、湿球温差从根据干球温度和干、湿球温差从“通通风干湿表用相干湿表用相对湿度表湿度表”中中查出相出相对湿度湿度。18湿度测量方法其数量关系的数学表达式其数量关系的数学表达式为：Pb,sPn=A(ws)B式中，式中，Pb,s湿球温度下湿球温度下饱和水蒸气和水蒸气压力；力；Pn空气中水蒸气分空气中水蒸气分压力；力；w、s分分别为空气的干、湿球温度；空气的干、湿球温度；B大气大气压力。力。A与与风速有关的系数；速有关的系数；通通风速度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的的变化。化。辐射射造成系数造成系数A的的误差差系数系数A是湿球直径、通是湿球直径、通风速度、温度、速度、温度、压力、力、和气流中水分含量的函和气流中水分含量的函数，数，严格来格来说随每支具随每支具体的干湿球及其所体的干湿球及其所处的的热力学和力学和动力学状力学状态不不同而异。同而异。19湿度测量方法将上式代入前式，可得相将上式代入前式，可得相对湿度湿度计算公式算公式为：根据根据w、s分分别对应有确定的有确定的Pb、Pb,s值，所，所以根据干、湿球温度以根据干、湿球温度计的的读数差，即可由上式确定数差，即可由上式确定被被测空气的相空气的相对湿度。湿度。20湿度测量方法一、普通干湿球温度一、普通干湿球温度计由两支相同的温度由两支相同的温度计组成，其中一成，其中一支温度支温度计的温包部包有潮湿的的温包部包有潮湿的纱布，布，即湿球温度即湿球温度计，干湿球温度，干湿球温度计装置装置在同一支架上。湿球温度在同一支架上。湿球温度计的球部的球部表面潮湿表面潮湿纱布中的水分不断布中的水分不断进行蒸行蒸发，而水分的蒸，而水分的蒸发强度度则仅据周据周围空气的气象条件而定。当空气的相空气的气象条件而定。当空气的相对湿度愈低，湿球温度湿度愈低，湿球温度计上的水分上的水分蒸蒸发愈愈强，湿球温度就愈低，干、，湿球温度就愈低，干、湿球温差就愈大；反之，周湿球温差就愈大；反之，周围空气空气的相的相对湿度愈高，干、湿球温度差湿度愈高，干、湿球温度差就愈小。就愈小。21湿度测量方法干干球球温温度度计湿湿球球温温度度计刻度刻度盘纱布布水槽水槽22湿度测量方法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湿球温度计安装时，要求温度计的球部离开水杯上沿至少沿至少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为常数。为常数。23湿度测量方法通风干湿球温度计（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蒸馏水随时滴入蒸馏水随时滴入TwTs24湿度测量方法25湿度测量方法二、干湿球二、干湿球电信号信号传感器与温度感器与温度计干湿球干湿球电信号信号传感器是一种将温度参数感器是一种将温度参数转换成成电信号的信号的仪表表,也叫也叫电动干湿球温度干湿球温度计。它和干湿球温度。它和干湿球温度计的作用原理相同。的作用原理相同。主要差主要差别是干球和湿球用两支微型套管式是干球和湿球用两支微型套管式镍电阻（或其他阻（或其他电阻阻温度温度计）所代替。另外增加一个微型）所代替。另外增加一个微型轴流通流通风机，以便在机，以便在镍电阻周阻周围造成一恒定造成一恒定风速的气流，此恒定气流速度一般速的气流，此恒定气流速度一般为2.5m/s以上以上，提高，提高测量精度。量精度。26湿度测量方法通通过过调调节节可可调调电电阻阻R的的滑滑动动触触头头，使使检检流流计计为为0，可可得得UDE=UAB。根根据据这这一一关关系系计计算算出出RDE和和相相对对湿湿度度的的关关系系，在在可可调调电电阻阻上上进行分度，实现相对湿度的测量。进行分度，实现相对湿度的测量。27湿度测量方法三、露点法湿度三、露点法湿度测量量露点法露点法测量相量相对湿度的湿度的基本原理基本原理为：先：先测定露点温度定露点温度l，然后，然后确定确定对应于于l的的饱和蒸气和蒸气压力力Pl。显然，然，Pl即即为被被测空气的水蒸空气的水蒸气气压力力Pn。因此，可用下式求出空气的相。因此，可用下式求出空气的相对湿度。湿度。式式中中Pl对应被被测湿湿度度空空气气露露点点温温度度的的饱和水蒸气和水蒸气压力；力；Pb饱和水蒸气和水蒸气压力。力。露点温度露点温度是指被是指被测湿空气冷却到水蒸气达到湿空气冷却到水蒸气达到饱和状和状态并开始凝并开始凝结出水分的出水分的对应温度。温度。水的水的饱和蒸气和蒸气压力随温度的降低而逐力随温度的降低而逐渐下降。在同下降。在同样的空气的空气水蒸气水蒸气压力下，温度越低，力下，温度越低，则空气的水蒸气空气的水蒸气压与同温度下水的与同温度下水的饱和蒸气和蒸气压差差值越小。当空气温度下降到某一温度越小。当空气温度下降到某一温度时，空气中，空气中的水蒸气的水蒸气压与同温度下水的与同温度下水的饱和水蒸气和水蒸气压相等。此相等。此时，空气中，空气中的水蒸气将向液相的水蒸气将向液相转化而凝化而凝结成露珠，相成露珠，相对湿度湿度为100RH。该温度，称温度，称为空气的露点温度，空气的露点温度，简称露点。如果称露点。如果这一温度低于一温度低于0时，水蒸气将，水蒸气将结霜霜，又称，又称为霜点温度。两者霜点温度。两者统称称为露点。空露点。空气中水蒸气气中水蒸气压越小，露点越低，因而可用露点表示空气中的湿越小，露点越低，因而可用露点表示空气中的湿度。度。28湿度测量方法露点温度的露点温度的测定方法定方法，先把，先把一物体表面加以冷却，一直一物体表面加以冷却，一直冷却到与冷却到与该表面相表面相邻近的空近的空气气层中的水蒸气开始在表面中的水蒸气开始在表面上凝集成水分上凝集成水分为止。开始凝止。开始凝集水分的瞬集水分的瞬间，其，其邻近空气近空气层的温度，即的温度，即为被被测空气的空气的露点温度。露点温度。保保证露点法露点法测量温度精确的量温度精确的关关键，是如何精确地，是如何精确地测定水定水蒸气开始凝蒸气开始凝结的瞬的瞬间空气温空气温度。度。用于直接用于直接测量露点的量露点的仪表有表有经典的典的露点湿度露点湿度计与与光光电式式湿度湿度计等。等。5010203040-1001020304050温度/10%RH露点/90%RH80%RH70%RH60%RH50%RH40%RH20%RH30%RH29湿度测量方法露点湿度露点湿度计充充满乙乙醚溶液溶液主要缺点：主要缺点：当冷却表面上出当冷却表面上出现露珠的瞬露珠的瞬间，需立，需立即即测定表面温度，定表面温度，但一般不易但一般不易测准，准，而容易造成而容易造成较大的大的测量量误差。差。30湿度测量方法露点湿度露点湿度计测量量时在黄在黄铜盒中注入乙盒中注入乙醚的溶液，然后用橡皮鼓气球的溶液，然后用橡皮鼓气球将空气打入黄将空气打入黄铜盒中，并由盒中，并由另一管口排出，使乙另一管口排出，使乙醚得到得到较快速度的蒸快速度的蒸发，当乙，当乙醚蒸蒸发时即吸收了乙即吸收了乙醚自身自身热量量使温度降低，当空气中水蒸使温度降低，当空气中水蒸气开始在气开始在镀镍黄黄铜盒外表面盒外表面凝凝结时，插入盒中的温度，插入盒中的温度计读数就是空气的露点。数就是空气的露点。测出出露点以后，再从水蒸气表中露点以后，再从水蒸气表中查出露点温度的水蒸气出露点温度的水蒸气饱和和压力力Pl和干球温度下和干球温度下饱和水和水蒸气的蒸气的压力力Pb，就能算出空，就能算出空气的相气的相对湿度。湿度。31湿度测量方法光光电式露点湿度式露点湿度计光光电式露点湿度式露点湿度计是使用是使用光光电原理原理直接直接测量气体露点温度的量气体露点温度的一种一种电测法湿度法湿度计。其。其测量准确度高，可靠性量准确度高，可靠性强，使用范，使用范围广，尤其适用于低温状广，尤其适用于低温状态。影响影响测量精量精度的因素度的因素：高度光高度光洁的的露点露点镜；高；高精度的光学精度的光学与与热电制冷制冷调节系系统；采采样气体需气体需洁净。32湿度测量方法露点测量中应该注意的若干问题露点测量中应该注意的若干问题（一）（一）镜面面污染染对露点露点测量的影响量的影响在露点在露点测量中，量中，镜面面污染是一个突出的染是一个突出的问题，其影响主，其影响主要表要表现在两个方面；一是拉在两个方面；一是拉乌尔效效应，二是改，二是改变镜面本面本底放射水平。拉底放射水平。拉乌尔效效应是由水溶性物是由水溶性物质造成的。如果造成的。如果被被测气体中携气体中携带这种物种物质(一般是可溶性一般是可溶性盐类)则镜面提面提前前结露，使露，使测量量结果果产生正偏差。若生正偏差。若污染物是不溶于水染物是不溶于水的微粒，如灰的微粒，如灰尘等，等，则会增加本底的散射水平，从而使会增加本底的散射水平，从而使光光电露点露点仪发生零点漂移。此外，一些沸点比水低的容生零点漂移。此外，一些沸点比水低的容易冷凝的物易冷凝的物质(例如有机物例如有机物)的蒸气，不言而的蒸气，不言而喻将将对露点露点的的测量量产生干生干扰。因此，无。因此，无论任何一种任何一种类型的露点型的露点仪都都应防止防止污染染镜面面。一般。一般说来，工来，工业流程气体分析流程气体分析污染的染的影响是比影响是比较严重的。但即使是在重的。但即使是在纯气的气的测量中量中镜面的面的污染亦会随染亦会随时间增加而增加而积累。累。33湿度测量方法（二）露点（二）露点仪测量条件的量条件的选择在露点在露点仪的的设计中要着重考中要着重考虑直接影响直接影响结露露过程程热质交交换的各种因素，的各种因素，这个原个原则同同样适用于自适用于自动化程度不太高化程度不太高的露点的露点仪器操作条件的器操作条件的选择。被被测气体的温度通常都是室温。因此当气流通气体的温度通常都是室温。因此当气流通过露点室露点室时必然要影响体系的必然要影响体系的传热和和传质过程。当其它条件固定程。当其它条件固定时，加大流速将有利于气流和，加大流速将有利于气流和镜面之面之间的的传质。特。特别是是在在进行低霜点行低霜点测量量时，流速，流速应适当提高，以加快露适当提高，以加快露层形形成速度，但是流速不能太大，否成速度，但是流速不能太大，否则会造成会造成过热问题。这对制冷功率比制冷功率比较小的小的热电制冷露点制冷露点仪尤尤为明明显。流速太。流速太大大还会会导致露点室致露点室压力降低而流速的改力降低而流速的改变又将影响体系又将影响体系的的热平衡。所以平衡。所以在露点在露点测量中量中选择适当的流速是必要的适当的流速是必要的，流速的流速的选择应视制冷方法和露点室的制冷方法和露点室的结构而定。一般的构而定。一般的流速范流速范围在在0.40.7L/min-1之之间。为了减小了减小传热的影的影响，可考响，可考虑在被在被测气体气体进入露点室之前入露点室之前进行行预冷冷处理。理。34湿度测量方法在露点在露点测量中量中镜面降温速度的控制是一个重要面降温速度的控制是一个重要问题，对于自于自动光光电露点露点仪是由是由设计决定的，而决定的，而对于手控制冷量于手控制冷量的露点的露点仪则是操作中的是操作中的问题。因。因为冷源的冷却点、冷源的冷却点、测温温点和点和镜面面间的的热传导有一个有一个过程并存在一定的温度梯度。程并存在一定的温度梯度。所以所以热惯性将影响性将影响结露露(霜霜)的的过程和速度，程和速度，给测量量结果果带来来误差。差。这种情况又随使用的种情况又随使用的测温元件不同而异，例温元件不同而异，例如由于如由于结构关系，构关系，铂电阻感温元件的阻感温元件的测量点与量点与镜面之面之间的温度梯度比的温度梯度比较大，大，热传导速度也比速度也比较慢，从而使慢，从而使测温温和和结露不能同步露不能同步进行。而且行。而且导致露致露层的厚度无法控制。的厚度无法控制。这对目目视结露来露来说将将产生生负误差。差。35湿度测量方法另一个另一个问题是降温速度太快可能造成是降温速度太快可能造成“过冷冷”。我。我们知知道，在一定条件下，水汽达到道，在一定条件下，水汽达到饱和状和状态时，液相仍然不，液相仍然不出出现，或者水在零度以下，或者水在零度以下时仍不仍不结冰，冰，这种种现象称象称为过饱和或和或“过冷冷”。对于于结露露(或霜或霜)过程来程来说，这种种现象往往是由于被象往往是由于被测气体和气体和镜面非常干面非常干净，乃至缺少足，乃至缺少足够数量的凝数量的凝结核心而引起的。核心而引起的。Suomi在在实验中中发现，如果，如果一个高度抛光的一个高度抛光的镜面并且其干面并且其干净程度合乎化学要求，程度合乎化学要求，则露的形成温度要比真露的形成温度要比真实的露点温度低几度。的露点温度低几度。36湿度测量方法过冷冷现象是短象是短暂的，共的，共时间长短和露点或霜点温度有关。短和露点或霜点温度有关。这种种现象可以通象可以通过显微微镜观察出来。解决的察出来。解决的办法之一是法之一是重复加重复加热和冷却和冷却镜面的操作，直到面的操作，直到这种种现象消除象消除为止。止。另一个解决另一个解决办法是直接利用法是直接利用过冷水的水汽冷水的水汽压数据。并且数据。并且这样作恰恰与气象系作恰恰与气象系统低于零度低于零度时的相的相对湿度定湿度定义相吻相吻合。合。由上可由上可见，无，无论是从是从热惯性或性或过冷冷现象来考象来考虑，降温速，降温速度都不宜太快，如果超度都不宜太快，如果超过合理范合理范围，则降温速度愈快，降温速度愈快，热惯性也愈大，露点性也愈大，露点测量的量的误差就愈大差就愈大，也越容易出，也越容易出现过冷。最佳降温速度一般通冷。最佳降温速度一般通过实验来确定。来确定。37湿度测量方法HNP-50HNP-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：-6520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DEW0.3PPM/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：0.1MPa/cm2样气流量样气流量：0.4-1.0Lmin显示器：显示器：16x2液晶屏液晶屏额定工作电压：额定工作电压：220VAC50Hz外形尺寸外形尺寸（W）360 x（D）350 x（H）135mm重量：重量：8.6Kg38湿度测量方法便携式温湿度露点测量仪便携式温湿度露点测量仪只要只要计算机与算机与测量量仪相相连，可随，可随时将温湿度露点将温湿度露点值通通过串口存串口存入入计算机的数据算机的数据库中。中。还可以定可以定时自自动导入数据。入数据。39湿度测量方法40湿度测量方法能能够把温湿度露点以曲把温湿度露点以曲线的形式的形式显示出来，示出来，选择历史数据曲史数据曲线（几年数据曲（几年数据曲线），也可以，也可以选择最近几天或几个月的数据曲最近几天或几个月的数据曲线，可以任意，可以任意选择。测量量仪和和测量参量参数可任意数可任意选择。选中那一部分参数，曲中那一部分参数，曲线就就显示那一部分参数的示那一部分参数的图形，本控件形，本控件还具有具有对曲曲线的的处理功能，控件有理功能，控件有图形形缩放、移放、移动图形、形、查看看图形数据、打印形数据、打印等功能。等功能。41湿度测量方法第三第三节氯化化锂电阻湿度阻湿度传感器感器氯化化锂（LiCl）是是一一种种在在大大气气中中不不分分解解、不不挥发，也也不不变质而而具具有有稳定定的的离离子子型型无无机机盐类。其其吸吸湿湿量量与与空空气气的的相相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湿湿度度的的增增减减变化化，氯化化锂吸吸湿湿量量也也随随之之变化化。只只有有当当它它的的蒸蒸气气压等等于于周周围空空气气的的水水蒸蒸气气分分压力力时才才处于于平平衡衡状状态。因因此此，随随着着空空气气相相对湿湿度度的的增增加加，氯化化锂的的吸吸湿湿量量也也随随之之增增加加，从从而而使使氯化化锂中中导电的的离离子子数数也也随随之之增增加加，最最后后导致致它它的的电阻阻减减小小。当当氯化化锂的的蒸蒸气气压高高于于空空气气中中的的水水蒸蒸气气分分压力力时，氯化化锂放放出出水水分分，导致致电阻阻增增大。大。氯化化锂电阻湿度阻湿度传感器就是根据感器就是根据这个原理制成的。个原理制成的。*属于属于吸湿法吸湿法测量，量，*根据根据氯化化锂的吸湿特性和的吸湿特性和氯化化锂吸湿后吸湿后电阻阻变化特性。化特性。42湿度测量方法一、一、传感器感器氯化化锂电阻湿度阻湿度传感器分感器分梳状梳状和和柱状柱状两种形式。两种形式。43湿度测量方法注意注意：为了避免氯化锂溶液发生电解，电极两端应接交流电。为了避免氯化锂溶液发生电解，电极两端应接交流电。量量程程窄窄，一一般般为为15%20%，例例如如，0.05%的的浓浓度度对对应应感感湿湿范围为范围为80%-100%，0.2%的浓度对应的感湿范围为的浓度对应的感湿范围为60%-80%。环境温度对输出影响较大，因此要进行温度补偿。环境温度对输出影响较大，因此要进行温度补偿。最高使用温度最高使用温度5555，当大于，当大于5555，氯化锂溶液容易蒸发。，氯化锂溶液容易蒸发。44湿度测量方法在聚碳酸在聚碳酸酯基片上制成一基片上制成一对梳状金梳状金电极，极，然后浸涂溶于聚乙然后浸涂溶于聚乙烯醇的醇的氯化化锂胶状溶液，胶状溶液，其表面再涂上一其表面再涂上一层多孔性保多孔性保护膜而成。膜而成。氯化化锂是潮解性是潮解性盐，这种种电解解质溶液形成的溶液形成的薄膜能随着空气中水蒸汽的薄膜能随着空气中水蒸汽的变化而吸湿或化而吸湿或脱湿。感湿膜的脱湿。感湿膜的电阻随空气相阻随空气相对湿度湿度变化化而而变化，当空气中湿度增加化，当空气中湿度增加时，感湿膜中，感湿膜中盐的的浓度降低。度降低。梳状梳状传感器使用交流感器使用交流电桥测量其阻量其阻值，不允不允许用直流用直流电源源，以防，以防氯化化锂溶液溶液发生生电解。解。最高使用温度最高使用温度55，当大于，当大于55时，氯化化锂溶液将溶液将蒸蒸发。使用。使用环境境应保持空气清保持空气清洁，无粉，无粉尘、纤维等。等。45湿度测量方法氯化化锂传感器的感器的测湿范湿范围与所涂与所涂氯化化锂浓度及其它度及其它成分有关。采用某一成分有关。采用某一浓度制作的元件在其有效的感湿范度制作的元件在其有效的感湿范围内，其内，其电阻阻值随周随周围空气相空气相对湿度的湿度的变化符合指数关系。化符合指数关系。当湿度低于其有效的感湿范当湿度低于其有效的感湿范围时，其阻，其阻值迅速增加，迅速增加，趋于于无限大；而当高于无限大；而当高于该范范围时，其阻，其阻值变得非常小，乃至得非常小，乃至趋于零。于零。每一每一传感器的感器的测量范量范围较窄，故窄，故应按照按照测量范量范围的要的要求，求，选用相用相应的量程。的量程。为扩大大测量范量范围，可采用多片，可采用多片组合合传感器。感器。R1R2R3R4rrrrABRAB=f()7595%5575%3555%1535%46湿度测量方法47湿度测量方法氯化化锂传感器感器测量量电桥合成、放合成、放大、大、检波波电压电流流转换器器热敏敏电阻阻放大、放大、检波波电压电流流转换器器二、变送器二、变送器将将氯化化锂湿度湿度测头接入接入交流交流电桥，此，此电桥将将传感器的感器的电阻信号阻信号转变为交流交流电压信号。此信号。此电压经放大、放大、检波整流波整流变成与相成与相对湿度成一定函数关系的直流湿度成一定函数关系的直流电压，再，再经电压-电流流转换器器转换成成标准准010mA的的电流信号。流信号。010mA010mA温、湿度温、湿度变送器送器输出的出的标准信号，便于准信号，便于远距离距离传送、送、记录和和调节，测量和量和调节精度高，常用于高精度的温、湿精度高，常用于高精度的温、湿度度测量和量和调节系系统。48湿度测量方法三、新型氯化锂湿度传感器三、新型氯化锂湿度传感器u优点：长期工作稳定性好，制作湿度测量仪时会有较优点：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。高的精度，响应迅速。u缺点：有结露时易失效。缺点：有结露时易失效。u它特别适合空调系统使用。它特别适合空调系统使用。49湿度测量方法第四第四节高分子湿度高分子湿度传感器感器一、高分子一、高分子电容式湿度容式湿度传感器感器在高分子薄膜上的在高分子薄膜上的电极是很薄极是很薄的金属微孔蒸的金属微孔蒸发膜，水分子可膜，水分子可通通过两端的两端的电极被高分子薄膜极被高分子薄膜吸附或吸附或释放。随着放。随着这种水分子种水分子吸附或吸附或释放，高分子薄膜的介放，高分子薄膜的介电系数将系数将发生相生相应的的变化。因化。因为介介电系数随空气中的相系数随空气中的相对湿湿度度变化而化而变化，所以只要化，所以只要测定定电容就可容就可测得相得相对湿度。湿度。根据根据电容公式可知，在容公式可知，在电容两个极板的面容两个极板的面积和和间距不距不变的情况的情况下，当介下，当介电常数常数发生生变化化时将引起将引起电容容值的的变化。化。50湿度测量方法特点特点：迅速吸湿、脱湿，滞后小，响应快，不受气流速：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，稳定性好。度影响，测量范围宽，抗污染能力强，稳定性好。51湿度测量方法HMD60YHMD60Y温湿度变送器温湿度变送器测量系统接线图测量系统接线图变送器接线图变送器接线图52湿度测量方法接通电源后53湿度测量方法电压电流电流和相对湿度成线性比例关系：420mA对应于010054湿度测量方法二、高分子二、高分子电阻式湿度阻式湿度传感器感器高高分分子子电阻阻式式湿湿度度传感感器器主主要要使使用用高高分分子子固固体体电解解质材材料料制制作作感感湿湿膜膜，由由于于膜膜中中的的可可动离离子子而而产生生导电性性，随随着着湿湿度度的的增增加加，其其电离离作作用用增增强，使使可可动离离子子的的浓度度增增大大，电极极间的的电阻阻值减减小小。当当湿湿度度减减小小时，电离离作作用用也也随随之之减减弱弱，可可动离离子子的的浓度度也也减减小小，电极极间的的电阻阻值增增大大。这样，湿湿度度传感感器器对水水分分子子的的吸吸附附和和释放放情情况况，可可通通过电极极间电阻阻值的的变化化检测出来，从而得到相出来，从而得到相应的湿度的湿度值。55湿度测量方法 使使用用高高分分子子固固体体电解解质材材料料制制作作感感湿湿膜膜，当当相相对湿湿度度大大时，膜膜中中的的可可移移动离离子子浓度度增增大大，电阻阻减减少少，当当相相对湿湿度度降降低低时，膜膜中中的的可可运运动离离子子浓度度减减少少，电阻阻阻阻值增增大大。这样可可通通过电极极间的的电阻阻值的的变化化测量相量相对湿度。湿度。56湿度测量方法HPR-MQ-M52R（M52R）是一款环保）是一款环保型的高分子湿度传感器。型的高分子湿度传感器。在空调、加湿器、除湿在空调、加湿器、除湿机等民用家电产品中得机等民用家电产品中得到了广泛的应用。到了广泛的应用。57湿度测量方法58湿度测量方法59湿度测量方法60湿度测量方法61湿度测量方法第五节第五节 金属氧化物湿度传感器金属氧化物湿度传感器一一金属氧化物陶瓷湿度传感器金属氧化物陶瓷湿度传感器由由金金属属氧氧化化物物多多孔孔性性陶陶瓷瓷烧烧结结而而成成。烧烧结结体体上上有有微微孔孔，可可使湿敏层吸附或释放水分子，造成其电阻值的改变。使湿敏层吸附或释放水分子，造成其电阻值的改变。主要有：主要有：MgCr2O4-TiO2陶陶瓷湿度传感器、瓷湿度传感器、NiO陶瓷湿度传感陶瓷湿度传感器器。特点：工作范特点：工作范围宽、稳定性好、寿命定性好、寿命长、耐耐环境能力境能力强62湿度测量方法2、主要特性与性能、主要特性与性能（1）电阻一湿度特性阻一湿度特性MgCr2O4TiO2系陶瓷湿度系陶瓷湿度传感器的感器的电阻一湿度特性，随着阻一湿度特性，随着相相对湿度的增加，湿度的增加，电阻阻值急急骤下降，基本按指数下降，基本按指数规律下降。在律下降。在单对数的坐数的坐标中，中，电阻阻湿度特性近似呈湿度特性近似呈线性关系。当相性关系。当相对湿度由湿度由0变为100RH时，阻，阻值从从107下降到下降到104，即，即变化了三个数量化了三个数量级。20406080100103104105106107108相对湿度/%R/63湿度测量方法 （2 2）电阻）电阻温度特性温度特性是在不同的温度是在不同的温度环境下，境下，测量陶瓷湿度量陶瓷湿度传感器的感器的电阻阻湿度特性。湿度特性。从从图可可见，从，从20到到80各条曲各条曲线的的变化化规律基本一致，具有律基本一致，具有负温度系数，其感湿温度系数，其感湿负温度系数温度系数为0.38RH。如果要求精确。如果要求精确的湿度的湿度测量，需要量，需要对湿度湿度传感器感器进行温度行温度补偿。20406080100103104105106107108相对湿度/%20406080R/MgCr2O4-TiO2系湿度传感器的电阻温度特性64湿度测量方法MgCr2O4-TiO2系湿度传感器的时间响应特性20406080100010203094%RH 50%RH1%RH 50%RH t/s%RH （3）响）响应时间响响应时间特性如特性如图。根据响。根据响应时间的的规定，从定，从图中可知，响中可知，响应时间小于小于10s。65湿度测量方法（4）稳定性定性 制制成成的的MgCr2O4-TiO2系系陶陶瓷瓷类湿湿度度传感感器器，需需要要实验：高高温温负荷荷实验(大大气气中中，温温度度150，交交流流电压5V，时间104h)；高高温温高高湿湿负荷荷试验(湿湿度度大大于于95RH，温温度度60，交交流流电压5V，时间104h)；常常温温常常湿湿试验湿湿度度(1090)RH，温温度度(1040)；油油气气循循环试验(油油蒸蒸气气 加加热清清洗洗循循环25万万次次，交交流流电压5V)。经过以以上上各各种种试验，大大多多数数陶陶瓷瓷湿湿度度传感感器器仍仍能能可可靠靠地地工工作，作，说明明稳定性比定性比较好。好。66湿度测量方法二二金属氧化物膜湿度传感器金属氧化物膜湿度传感器v原原理理：将将调制制好好的的金金属属氧氧化化物物的的糊糊状状物物加加工工在在陶陶瓷瓷基基片片及及电极极上上，采采用用烧结或或烘烘干干的的方方法法使使之之固固化化成成膜膜。这种种膜膜的的含含湿湿量量随随着着外外界界空空气气的的含含湿湿量量的的变化化而而变化化，含含湿湿量量的的变化化又又引引起起电阻阻阻阻值的的变化化，通通过测量量电阻阻之之间的的阻阻值即可即可测量相量相对湿度湿度。特特点点：传感感器器电阻阻的的对数数值与与湿湿度度成成线性性关关系系，测湿湿范范围、工工作温度范作温度范围宽。67湿度测量方法第六节第六节 饱和盐溶液湿度校正装置饱和盐溶液湿度校正装置湿度湿度计的的标定与校正需要一个定与校正需要一个维持恒定相持恒定相对湿度的湿度的校正装置，并且用一种可作校正装置，并且用一种可作为基准的方法去基准的方法去测定其中的定其中的相相对湿度，再将被校正湿度，再将被校正仪表放入此装置表放入此装置进行行标定。校正定。校正装置所依据的方法有重量法、双装置所依据的方法有重量法、双压法及双温法。法及双温法。68湿度测量方法关键：关键：实现不同范不同范围内内维持恒定的相持恒定的相对湿度空湿度空间，可作基准的高精度可作基准的高精度标定定仪器，器，水的水的饱和蒸气和蒸气压是温度的函数，温度愈高，是温度的函数，温度愈高，饱和蒸气和蒸气压也愈高。也愈高。当向水中加入当向水中加入盐类，溶液中的水分蒸，溶液中的水分蒸发受到限制，使其受到限制，使其饱和蒸气和蒸气压降低，降低的程度与降低，降低的程度与盐类的种的种类有关。有关。根据不同的根据不同的盐类对应的的饱和蒸气和蒸气压不同，即不同，即对应的相的相对湿度不同湿度不同实现湿度湿度传感器的感器的标定。定。69湿度测量方法70湿度测量方法温度范围温度范围湿度范围湿度范围精度精度响应时间响应时间(s)阿斯曼阿斯曼 550595%25%很长很长氯化锂氯化锂电阻式电阻式5501595%25%10，50高分子高分子电容式电容式5501595%25%10金属陶金属陶瓷电阻瓷电阻式式060590%25%=3露点计露点计-401000100%1较短较短71湿度测量方法SHT71SHT71温度、湿度复合温度、湿度复合传感器感器选用用SENSIRION公司的公司的SHT71温度、湿度复合温度、湿度复合传感器，感器，该传感器是感器是该公司公司最新推出的数字化最新推出的数字化产品，品，直接直接输出数字信号，通出数字信号，通过一根数据一根数据线与微与微处理器相理器相连，因此可，因此可简化硬件化硬件电路路设计。72湿度测量方法接口电接口电路图路图电源引脚：供源引脚：供应电压在在2.42.45.5V5.5V之之间。串串口口时钟输入入引引脚脚（SCKSCK）：同同步步微微控控制制器器和和传感器之感器之间的通信。的通信。数数据据引引脚脚（DATADATA）：DATADATA三三态引引脚脚用用来来向向设备输入、或入、或输出数据。出数据。SHT71温度、湿度复合温度、湿度复合传感器感器73湿度测量方法HD50HD50温湿度计温湿度计测量元件湿度：电容元件；温度：A级Pt100温度精度:2%读数湿度精度:2.5%RH,74湿度测量方法讨论与思考讨论与思考：1.对于露点法，于露点法，为什么什么测量干球温度和露点温度可以得量干球温度和露点温度可以得到被到被测空气的相空气的相对湿度？湿度？2.为什么被什么被测空气露点温度下的空气露点温度下的饱和蒸汽和蒸汽压力就是被力就是被测空气的水蒸气分空气的水蒸气分压力？力？3.对LiCl电阻湿度阻湿度测头通常采用通常采用桥路路进行行测量，量，桥路的路的供供电电源通常采用什么源通常采用什么电源？源？为什么？什么？4.采用普通干湿球温度采用普通干湿球温度计进行相行相对湿度湿度测量，量，为了提高了提高测试精度通常需要注意什么？精度通常需要注意什么？75湿度测量方法此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！76湿度测量方法