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露點儀的簡介

閱讀:308      發布時間:2020-09-27
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露點儀是能直接測出露點溫度的儀器。使一個鏡面處在樣品濕空氣中降溫,直到鏡面上隱現露滴(或冰晶)的瞬間,測出鏡面平均溫度,即為露點(霜)溫度。它測濕精度高,但需光潔度很高的鏡面,精度很高的溫控系統,以及靈敏度很高的露滴(冰晶)的光學探測系統。使用時使吸入樣本空氣的管道保持清潔,否則管道內的雜質將吸收或放出水分造成測量誤差。

簡介
在冬天,我們會看到一種常見現象,由于室外溫度較低,室內較濕熱的空氣會在窗玻璃上結露,使窗玻璃模糊一片。假如我們再仔細觀測并研究下去,如果在室內開啟除濕器,把室內的濕氣逐步去除,那么盡管室外還是同樣的溫度,而我們會發現窗玻璃上的露水會慢慢消去,窗玻璃重又露出透明光潔的本質。假如這時室外溫度下降了,那么溫度降到一定程度時,盡管除濕器已使室內空氣十分干燥,但在窗玻璃上仍會出現模糊的露層。這一現象說明,玻璃上的結露溫度與玻璃所在的環境氣氛的含水量有關,進一步研究發現,這關系是一一對應關系,即每一個結露溫度(我們稱之為露點溫度)對應環境氣氛的一個含水量值。露點可以簡單地理解為使氣體中水蒸汽含量達到飽和狀態的溫度,是表示氣體濕度的方式之一;由此可見,露點溫度是度量氣體水份含量的一種單位制。露點分析儀就是基于這種單位制而測量氣體中水份含量的儀器。

綜上所述,露點儀測量的對象離不開氣體,而相應的氣體不外乎三個用途:動力氣體、介質氣體和環境氣體

動力氣體作為一種動力源,供給氣動儀表和氣動設備,廣泛應用于工業領域和有防爆要求的工業現場。

介質氣體作為一種工藝介質,或參與工藝反應,或作為保護性氣體,或作為標準氣體,廣泛地應用于現代工業中相應的過程中環境氣體作為一種工藝環境,廣泛地應用民用工業和軍事工業的相關工藝環境中。

露點儀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的領域,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。

折疊編輯本段濕度測量
折疊鏡面式
不同水份含量的氣體在不同溫度下的鏡面上會結露。采用光電檢測,檢測出露層并測量結露時的溫度,直接顯示露點。鏡面制冷的方法有:半導體制冷、液氮制冷和高壓空氣制冷。鏡面式露點儀采用的是直接測量方法,在保證檢露準確、鏡面制冷高效率和測量結露溫度前提下,該種露點儀可作為標準露點儀使用。精度達到±0.1℃(露點溫度),一般精度可達到±0.5℃以內電傳感器式露點儀

采用親水性材料或憎水性材料作為介質,構成電容或電阻,在含水份的氣體流經后,介電常數或電導率發生相應變化,測出當時的電容值或電阻值,就能知道當時的氣體水份含量。建立在露點單位制上的該類傳感器,構成了電傳感器式露點分析儀。達到±1.0℃(露點溫度),一般精度可達到±3℃以內。

電解法露點儀

利用五氧化二磷等材料吸濕后分解成極性分子,從而在電極上積累電荷的特性,含濕量單位制上的電解法微水份儀。

晶體振蕩式露點儀

利用晶體沾濕后振蕩頻率改變的特性,可以晶體振蕩式露點儀。這是一項較新的,尚處于不十分成熟的階段。

紅外露點儀
利用氣體中的水份對紅外光譜吸收的特性,可以紅外式露點儀。該儀器很難測到低露點,主要是紅外探測器的峰值探測率還不能達到微量水吸收的量級,還有氣體中其他成份含量對紅外光譜吸收的干擾。但這是一項很新的,對于環境氣體水份含量的非接觸式在線監測具有重要的意義。

半導體傳感器
每個水分子都具有其自然振動頻率,當它進入半導體晶格的空隙時,就和受到充電激勵的晶格產生共振,其共振頻率與水的摩爾數成正比。水分子的共振能使半導體結放出自由電子,從而使晶格的導電率增大,阻抗減小。利用這一特性的半導體露點儀可測到-100℃露點的微量水份。

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,其所含水分被干燥劑吸收,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,允許誤差可達0.1%;缺點是具體操作比較困難,尤其是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,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。

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。

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。

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。

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??欤瑥母傻綕耥憫环昼娍蛇_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℃。老化和漂移嚴重,使用3~6個月校準。

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