[物理]湿度的测量.ppt

常用湿度测量方法 称量法 热力学法（干湿法） 吸湿法（毛发、肠衣、湿敏电阻、湿敏电容） 凝结法（露点仪） 光学法（红外、微波湿度计） 3.6 湿度的控制和检定 绝对测湿法 恒湿盐控湿法 露点控湿法 部分压力法 3.3 露点测定法 在气压不变条件下，湿空气冷却达到水面饱和（或冰面饱和）时，会有露（或霜）凝成。此时的温度叫露点温度（或霜点温度）。 一、露点仪原理： 若使空气通过一个光洁的金属镜面时等压降温，直到镜面上出现露（或霜），读取这瞬间的镜面温度，就是露点（或霜点）温度。此露点（霜点）对应的饱和水汽压就是实际水汽压。 露点仪的组成： 1.感应器：高度抛光的金属镜面 2.热控装置：冷却器、加热器 3.凝结观测装置：光源系统、显微镜系统 露点仪原理 如图所示： 露点温度的测量： 一般5次取平均 先降温，镜面出现露点时，记为： 再升温，最后一个露珠消失时，记为： 这是一次完整记录 1，进气口 2，出气口 3，金属镜面 光学测量系统 影响露点仪测湿精度的因子 1、凯尔文效应： 弯曲水面饱和水汽压esw.r；纯水平面饱和水汽压esw 式中K为波尔兹曼常数； ? 为水表面张力系数；?为水分子容积；r为露滴的曲率半径。 露滴的饱和水汽压高于平面饱和水汽压。 因此，镜面的结露温度低于真实露点温度，误差约为-0.1℃。 在同温、同压下，弯曲水面饱和水汽压与平面饱和水汽压的关系为： 2、拉乌尔特（Rault)效应： 由于空气和镜面有杂质，特别是有一定量的可溶性物质时，使饱和水汽压低于同温度下的洁净空气和镜面的饱和水汽压。降低的数值与溶液的克分子浓度有关。 其中esw,n :为空气中和镜面有杂质时的饱和水汽压； n:杂质的克分子数； N：总克分子数 这种效应将使测量的露点温度值偏高。 3、部分压力效应： 仪器的空气循环系统可使测试空间内外存在一定的气压差。根据道尔顿分压定律，进入测试空间空气样本的水汽压，将按压差以同样的比例降低。 如果要求水汽压测量的精度为0.5%，则在大气压力为1000 hpa 时，系统内外压差应小于5 hpa。 4、正确判断镜面凝结相态： 当露点温度低于0 ℃时，注意判断镜面的凝结相态。将水滴判断为冰晶，或将冰晶判断为水滴，都将造成测量误差。温度越低，误差越大。 5、正确的操作 操作不当将给测量结果带来较大误差。如降温太快，镜面将生成大露珠，导致测量偏低；将露珠蒸发完时，往往加热过量，导致测量过高。 3.5 光学湿度计 吸收光谱法在现代湿度测量中占有一定的位置，而且是唯一用来测量快速脉动的方法。 强水汽吸收带可在红外和紫外波段找到。 3.5 光学湿度计 根据Beer定律，单色光学辐射透过吸收介质的衰减可表示为： ln ( F(λ) / F0(λ)) = - αwρw L F0(λ)—发射光源的通量密度； F(λ)—到达检测器的通量密度； αw— 水汽对该波长的吸收系数； ρw —水汽密度（绝对湿度）； L —光学路径。 3.5 光学湿度计（续） 在αw和 l 固定的情况下，测定比值F(λ) / F0(λ) ，或某个输出电压 V 值，即可标定出相应的 ρw 值。 现代光学湿度计多采用双通道的方式，以便达到绝对标定的目的。 有两种方式： 选择两个波长，一个是强水汽吸收带，一个是弱水汽吸收带 选择一个已知水汽密度的样本通道，使用同一水汽吸收探测波长，比较待测样本和基准样本的值，以确定待测值 3.5 光学湿度计（续） 最早开始投入使用的光学湿度计为紫外波段的拉曼—阿尔法湿度计 工作波长为0.1216um， 其光源管为充有氢气的直流激发的冷阴极电离管。 管内加入了铀化氢，使谱线比较纯。 光源管内还冲有适量的氖气作为缓冲气体。 3.5 光学湿度计（续） 拉曼—阿尔法湿度计缺陷： 在紫外水汽吸收线附近，存在着较强的氧气和臭氧吸收线，导致测量误差。 光源管和检测管的寿命太短，只有几百到1000小时。 仪器的分辨率为0.03℃露点，精度为0.6 ℃露点，不能探测大气中较小的湿度脉冲。 3.5 光学湿度计（续） 红外湿度计 优势： 吸收谱线附近较少受到其它大气成分的干扰 光源管和检测管可以使用通用的电子器件，使用寿命高达8000小时。 缺陷： 需要较长的吸收路径 L，光源和检测元件有较大的温度系数。 3.6.1 绝对测湿法（称重法） 实验室内测湿的标准方法。 原理： 使体积为 V 的湿空气流过一个干燥管（或几个串联的干燥管），让干燥管把空气中的水汽全部吸收，然后称量干燥管所增加的质量，同时确定干燥管的空气体积或干空气的质量，便可直接确定空气的混合比