露點儀(露點測試儀)的測量原理

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點擊量: 107114 來源: 武漢約克儀器有限公司
【摘要】本文從濕度測量的幾種基本方法入手,分析了各自的優缺點和主要有代表性露點儀,重點從性能、價格、適用條件和操作的方便程度上向用戶介紹如何選用合適的露點儀(濕度測量儀器)
 

敘詞:露點儀,微量水,露點,重量法,冷鏡法,阻容法(電容法)
 
 

How to Select Your Appropriate Moisture Analyzer
Abstract: In this paper, the author describes some main waysof measuring moisture, and analyzes their advantages and shortages,and lists some representative instrument of these ways. It isspecial that introduces the user how to select their appropriatemoisture analyzer according to following factors: capability,price, working condition and facility of operation, etc.

一.引言
隨著我國經濟的高速發展,為了要得到高質量的產品或設備正常地運行,許多行業諸如石化、電力、電子、航空航天、冶金、紡織等對濕度測量的要求越來越高,因而,濕度測量已逐漸成為一個新興的技術領域,在86年我國正式成立了濕度與水分專業委員會,并開展了多次學術交流會,濕度的一些計量檢定規程也逐步建立。根據有關規程,濕度被定義為氣體中的水蒸氣含量,常用單位有:克/升,PPM,mmHg,露點及相對濕度等。習慣上以露點-20℃為界把所測氣體分為高濕度氣體與低濕度氣體(即微量水),這里重點介紹低濕度氣體的測量。

二.濕度測量方法
根據國標GB11605-89《濕度測量方法》所著,濕度測量共有七種方法,這里不一一贅述。筆者重點對市場上流行的幾種微量水測量方法及露點儀選型重新歸類并簡單介紹如下:
1.重量法
是一種經典的測量方法。讓所測樣氣流經某一干燥劑,其所含水分*燥劑吸收,精確稱取干燥劑吸收的水分含量,與樣氣體積之比即為樣氣的濕度。該方法的優點是精度高,*大允許誤差可達0.1%;缺點是具體操作比較困難,尤其是必須得到足夠量的吸收水質量(一般不小于0.6克),這對于低濕度氣體尤其困難,必須加大樣氣流量,結果會導致測量時間和誤差增大(測得的濕度不是瞬時值)。因而該方法只適合于測量露點-32℃以上的氣體,可以說市場上純粹利用該方法測濕度的儀器較少。
由以上分析可知,重量法的關鍵是怎樣精確測量干燥劑吸收的水分含量,因為直接測量比較困難,由此衍生了兩種間接測量吸收水含量的方法。
A.電解法:就是將干燥劑吸收的水分經電解池電解成氫氣和氧氣排出,電解電流的大小與水分含量成正比,通過檢測該電流即可測得樣氣的濕度。該方法彌補了重量法的缺點,測量量程可達-80℃以下,且精度較好,價格便宜;缺點是電解池氣路需要在使用前干燥很長時間,且對氣體的腐蝕性及清潔性要求較高。采用該方法的儀器較多,典型的是美國Edgetech公司的1-C型微水儀系列產品。
B.振動頻率法:就是將重量法中的干燥劑換用一種吸濕性的石英晶體,根據該晶體吸收水分質量不同時振動頻率不同的特點,讓樣氣和標準干燥氣流經該晶體,因而產生不同的振動頻率差△f1和△f2,計算兩頻率之差即可得到樣氣的濕度。該方法具有電解法一樣的優點,且使用前勿須干燥。典型代表儀器是美國AMETEK公司的560B。
2.冷鏡法
也是一種經典的測量方法。讓樣氣流經露點冷鏡室的冷凝鏡,通過等壓制冷,使得樣氣達到飽和結露狀態(冷凝鏡上有液滴析出),測量冷凝鏡此時的溫度即是樣氣的露點。該方法的主要優點是精度高,尤其在采用半導體制冷和光電檢測技術后,不確定度甚至可達0.1℃;缺點是響應速度較慢,尤其在露點-60℃以下,平衡時間甚至達幾個小時,而且此方法對樣氣的清潔性和腐蝕性要求也較高,否則會影響光電檢測效果或產生‘偽結露’造成測量誤差。該方法的典型廠家代表是美國的GeneralEastern公司和Edgetech公司等。
3.阻容法
是一種不斷完善的濕度測量方法。利用一個高純鋁棒,表面氧化成一層超薄的氧化鋁薄膜,其外鍍一層多空的網狀金膜,金膜與鋁棒之間形成電容,由于氧化鋁薄膜的吸水特性,導致電容值隨樣氣水分的多少而改變,測量該電容值即可得到樣氣的濕度。該方法的主要優點是測量量程可更低,甚至達-100℃,另一突出優點是響應速度非???,從干到濕響應一分鐘可達90%,因而多用于現場和快速測量場合;缺點是精度較差,不確定度多為±2~3℃。但隨著各廠家的不斷努力,該方法正在逐漸得到完善,例如,通過改變材料和提高工藝使得傳感器穩定度大大提高,通過對傳感器響應曲線的補償作到了飽和線性,解決了自動校準問題。