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露點儀原理及露點儀產品選型選擇
信息來源:【安坤科技】  加入時間:【2013/9/6】 點擊次數:【5825】 【雙擊滾動窗口】
露點儀原理及露點儀產品選擇選型

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

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,最大允許誤差可達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。
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。

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及英國的密析爾MICHELL公司。一般應用在國家級濕度基準,企業基準或實驗室分析,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,當周圍環境的濕度發生變化的時候,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相對濕度測量方法
該方法實際上是測試相對濕度和溫度后換算成露點的,這類濕敏元件受環境溫度影響較大,數據會隨環境溫度變化而變化,越接近相對濕度測量下限,越不穩定,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)國家級濕度基準: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,用戶應根據實際量程和精度選用合適的產品。

2)企業基準或實驗室分析: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,最好選用阻容法儀器,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可連續在線監測。如果是防爆現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。
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