關(guān)鍵詞:露點(diǎn)儀,微量水,露點(diǎn),重量法,冷鏡法,阻容法(電容法)
一.引言 隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,為了要得到高質(zhì)量的產(chǎn)品或設(shè)備正常地運(yùn)行,許多行業(yè)如石油、化工、空分、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(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域,在86年我國正式成立了濕度與水分專業(yè)委員會(huì),并開展了多次學(xué)術(shù)交流會(huì),濕度的一些計(jì)量檢定規(guī)程也逐步建立。根據(jù)有關(guān)規(guī)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(diǎn)及相對濕度等。習(xí)慣上以露點(diǎn)-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(diǎn)介紹低濕度氣體的測量。
二.濕度測量方法
根據(jù)國標(biāo)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(diǎn)對市場上流行的幾種微量水測量方法及露點(diǎn)儀選型重新歸類并簡單介紹如下:
1.重量法:
是一種經(jīng)典的測量方法。讓所測樣氣流經(jīng)某一干燥劑,其所含水分**燥劑吸收,**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(yōu)點(diǎn)是精度高,*大允許誤差可達(dá)0.1%;缺點(diǎn)是具體操作比較困難,尤其是必須得到足夠量的吸收水質(zhì)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(jié)果會(huì)導(dǎo)致測量時(shí)間和誤差增大(測得的濕度不是瞬時(shí)值)。因而該方法只適合于測量露點(diǎn)-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(guān)鍵是怎樣**測量干燥劑吸收的水分含量,因?yàn)橹苯訙y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(jīng)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(bǔ)了重量法的缺點(diǎn),測量量程可達(dá)-80℃以下,且精度較好,價(jià)格便宜;缺點(diǎn)是電解池氣路需要在使用前干燥很長時(shí)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型微水儀和杜邦公司的M303及國產(chǎn)的USI系列產(chǎn)品。
B.振動(dòng)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(jù)該晶體吸收水分質(zhì)量不同時(shí)振動(dòng)頻率不同的特點(diǎn),讓樣氣和標(biāo)準(zhǔn)干燥氣流經(jīng)該晶體,因而產(chǎn)生不同的振動(dòng)頻率差△f1和△f2,計(jì)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(yōu)點(diǎn),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(jīng)典的測量方法。讓樣氣流經(jīng)露點(diǎn)冷鏡室的冷凝鏡,通過等壓制冷,使得樣氣達(dá)到飽和結(jié)露狀態(tài)(冷凝鏡上有液滴析出),測量冷凝鏡此時(shí)的溫度即是樣氣的露點(diǎn)。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是精度高,尤其在采用半導(dǎo)體制冷和光電檢測技術(shù)后,不確定度甚至可達(dá)0.1℃;缺點(diǎn)是響應(yīng)速度較慢,尤其在露點(diǎn)-60℃以下,平衡時(shí)間甚至達(dá)幾個(gè)小時(shí),而且此方法對樣氣的清潔性和腐蝕性要求也較高,否則會(huì)影響光電檢測效果或產(chǎn)生‘偽結(jié)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,瑞士的MBW公司以及英國的PROTIMETER公司等。
3.阻容法(電容法):
是一種不斷完善的濕度測量方法。利用一個(gè)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(wǎng)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(dǎo)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(yōu)點(diǎn)是測量量程可更低,甚至達(dá)-100℃,另一突出優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度非??欤瑥母傻綕耥憫?yīng)一分鐘可達(dá)90%,因而多用于現(xiàn)場和快速測量場合;缺點(diǎn)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(wěn)定度大大提高,通過對傳感器響應(yīng)曲線的補(bǔ)償作到了飽和線性,解決了自動(dòng)校準(zhǔn)問題。該方法的典型廠家代表為英國Alpha濕度儀器公司,英國SHAW公司、愛爾蘭的PANAMETRICS公司及美國的XENTAUR公司。
以上是關(guān)于露點(diǎn)儀(濕度測量儀器)的測量原理有講述