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微水儀(露點儀)的工作原理及產(chǎn)品選擇方法
    本文從濕度測量的幾種基本方法入手,分析了各自的優(yōu)缺點和主要有代表性露點儀(微水儀),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(微水儀)。
一、引言
   
隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展,為了要得到高質量的產(chǎn)品或設備正常地運行,許多行業(yè)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(yè)委員會,并開展了多次學術交流會,濕度的一些計量檢定規(guī)程也逐步建立。根據(jù)有關規(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(jù)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(微水儀)選型重新歸類并簡單介紹如下:
1、重量法
    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(yōu)點是精度高,Z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,。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準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(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。
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(jù)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(jīng)該晶體,因而產(chǎn)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(yōu)點,且使用前勿須干燥。信息來源:xiaopianyu.cn
2、冷鏡法
    冷鏡法也是一種經(jīng)典的測量方法。讓樣氣流經(jīng)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(tài)(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(yōu)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(chǎn)生‘偽結露’造成測量誤差。該方法的典型廠家代表是及英國的密析爾MICHELL公司。一般應用在標準級濕度基準,企業(yè)基準或實驗室分析,作為溯源的或對精度要求較高地方。
3、阻容法
    該方法的典型廠家代表為愛爾蘭的PANAMETRICS公司及英國MICHELL公司的EASIDEW系列,采用陶瓷基底的表面鍍金的氧化鋁及C2TX微處理器。該傳感器的工作原理非常簡單,是基于水分的導電性。多孔的吸濕層如同“三明治”一樣被夾在陶瓷基底上的兩個導電層之間。吸收水分子后,吸濕活性層的導電特性就會發(fā)生變化。該露點傳感器的表面導電層允許水分子自由通過進入吸濕活性層。吸濕活性層很薄,僅1微米厚(一微米=百萬分之一米),而頂部的導電層厚度比1微米還要薄,這樣,當周圍環(huán)境的濕度發(fā)生變化的時候,傳感器對濕度變化會做出極其快速的反應。另一突出優(yōu)點是響應速度非常快,從干到濕響應一分鐘可達90%,因而多用于現(xiàn)場和快速測量場合;缺點是精度一般,通常為±2℃,需要1-2年校驗。密析爾MICHELL便攜式露點儀cermax可做到精度±1℃。
4、相對濕度測量法
   
該方法實際上是測試相對濕度和溫度后換算成露點的,這類濕敏元件受環(huán)境溫度影響較大,數(shù)據(jù)會隨環(huán)境溫度變化而變化,越接近相對濕度測量下限,越不穩(wěn)定,在低濕度低露點應用,精度不理想,從濕度溯源的角度來看還是直接使用測量露點的產(chǎn)品比較好。
三、如何選擇市場上主流儀器
    露點儀(濕度儀器)測量的方法可謂五花八門,其性能與價格也相差懸殊,這就要求我們選用儀器時要謹慎小心,不但要考慮到性能和價格,還應該考慮到儀器使用的場合和所測氣體的種類及腐蝕性等??傮w原則如下:
1)標準級濕度基準:考慮到要求測量準確度高,樣氣理想,一般應選用冷鏡式露點儀,如美國英國MICHELL的S4000TRS,S8000.瑞士MBW公司DP30等露點儀,用戶應根據(jù)實際量程和精度選用合適的產(chǎn)品。
2)企業(yè)基準或實驗室分析:如果測量準確度要求較高,可選用冷鏡法儀器,如瑞士MBW公司的DP19或密析爾S4000,OPT,OPV;如果量程要求較低(露點-80℃以下)且氣體較清潔,可選用電解法儀器,如美國Edgetech公司的1-C,杜邦公司的M303。
3)現(xiàn)場檢測:如果測量準確度要求較高,可選用冷鏡法儀器(同上);如果要求測量速度快或氣體污染較重,Z好選用阻容法儀器,如英國密析爾MICHELL公司Easidew陶瓷基底阻容法測量范圍-100~+20℃耐壓可達30Mpa可連續(xù)在線監(jiān)測。揚州拓普電氣科技有限公司精心打造的TOPGSM系列微水儀(露點儀)。如果是防爆現(xiàn)場氫氣天然氣場合可以選擇密析爾MICHELL公司Easidew IS本安型露點儀。
    信息來源:xiaopianyu.cn 信息整理:揚州拓普電氣科技有限公司生技部


 

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