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閱讀：260發(fā)布時(shí)間：2013-11-16
1濕度測(cè)量方法與常見(jiàn)濕敏元器件
11濕度測(cè)量方法
111濕度的表示方法
表征濕空氣潮濕程度的物理量有濕度、相對(duì)濕度、露點(diǎn)等。
濕度，即單位體積濕空氣含有的水蒸汽質(zhì)量，亦即通常所說(shuō)的水蒸汽密度，其單位為gm3，由下式計(jì)算得出：
s=2.169（273 t）-1Psgm3式中t濕空氣攝氏溫度；Ps水蒸汽壓力（Pa）.
相對(duì)濕度，即水蒸汽密度（或水蒸汽壓力）與同溫度的飽和水蒸汽密度（或飽和水蒸汽壓力）之比，以符號(hào)來(lái)表示，即
=sbs=PsPbs（100）
式中bs飽和水蒸汽密度（gm3）；Pbs飽和水蒸汽壓力（Pa）.
相對(duì)濕度也稱濕空氣的飽和度。相對(duì)濕度越大，濕空氣越接近于飽和狀態(tài)。
露點(diǎn)，表示在壓力和濕度不變的情況下，將濕空氣降溫至達(dá)到飽和程度時(shí)的溫度。濕空氣越潮濕，露點(diǎn)就越高；當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)到100時(shí)，這時(shí)的環(huán)境溫度也就是露點(diǎn)。
所以露點(diǎn)測(cè)濕環(huán)境溫度。
112測(cè)濕的常用方法
測(cè)濕方法有化學(xué)方法、物理方法、非電量電測(cè)方法三大類。
?。?）化學(xué)測(cè)定法將定量濕空氣通過(guò)裝有定量的強(qiáng)吸濕性（如P2O5、CaCl2等）的容器，空氣中的水分為所吸收，測(cè)定重量的變化即可得出濕空氣含有的水蒸汽質(zhì)量。
?。?）物理測(cè)定法它是利用某些有機(jī)物（如毛發(fā)、動(dòng)物腸膜、棉絲等）因其長(zhǎng)度或面積隨相對(duì)濕度的改變而改變的特性直接測(cè)定相對(duì)濕度的。
?。?）非電量電測(cè)方法它是利用某些物質(zhì)因吸濕而改變電阻、電容特性的原理進(jìn)行濕度間接測(cè)定的。
12常見(jiàn)濕敏元器件
構(gòu)成測(cè)濕儀器的核心部分是濕敏元件。
濕敏元件按材料組分及其特性可分為陶瓷型、水分子親合力型和非水分子親合力型幾個(gè)大類。
121陶瓷型濕敏
陶瓷型濕敏傳感器的材質(zhì)為金屬氧化物。多孔金屬氧化物吸收水分后，其電阻、電容（）等特性將隨之發(fā)生變化。由這類物質(zhì)制作的濕敏元件其性能比較穩(wěn)定，適宜于長(zhǎng)期連續(xù)測(cè)濕作業(yè)。但這類濕敏元件對(duì)溫度比較敏感，故對(duì)環(huán)境溫度有較嚴(yán)格的使用要求。
122水分子親合力型濕敏元件
利用水分子的吸附與滲透特性制作的濕敏元件稱為水分子親合力型濕敏元件，其中比較有代表性的有以下幾種：電解質(zhì)濕敏元件，如氯化鋰濕敏元件，其特點(diǎn)是不受測(cè)試環(huán)境的風(fēng)速影響。主要缺點(diǎn)是耐熱性差，測(cè)試速度比較慢。
高分子濕敏元件，如高分子薄膜電容式濕敏元件，吸濕后電容會(huì)跟著變化，其特點(diǎn)是響應(yīng)速度比較快。
石英振子濕敏元件，由石英振子表面涂敷聚脂胺高分子薄膜構(gòu)成。薄膜吸濕后的重量變化將引起石英振子振蕩頻率的變化。它的響應(yīng)速度也比較快。
碳膜式濕敏元件，以樹(shù)脂涂布碳粉微粒作為電阻，吸濕后因基體體積膨脹而使碳粉密度降低，從而導(dǎo)致了電阻值的增大。這種濕敏元件一般適宜在0 40 的低濕環(huán)境下使用。
123非水分子親合力型濕敏元件
屬于這一類濕敏元件的有微波濕敏元件、紅外濕敏元件、濕敏電阻等。由這類濕敏元件制作的測(cè)濕儀價(jià)格較高，一般用于某些特殊的場(chǎng)合。
2測(cè)濕儀器的選擇與使用
21測(cè)濕儀器的選擇
到目前，還沒(méi)有一種測(cè)濕儀器能用于所有的測(cè)濕場(chǎng)合。因此，測(cè)試儀器的選用應(yīng)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)確定。具體地說(shuō)，測(cè)濕儀器的選用應(yīng)考慮測(cè)量范圍、測(cè)量精度、響應(yīng)時(shí)間、工作穩(wěn)定性和維護(hù)保養(yǎng)的方便性。以下是儀器選用的一般性原則：（1）注意儀器的zui適使用條件在這里主要是要注意儀器的zui適使用環(huán)境溫度和zui適使用環(huán)境濕度。如電容、電阻類測(cè)濕儀，儀器給出的精度系25 恒溫條件的標(biāo)定值。
溫度變化，精度也跟著變化，兩者呈非線性關(guān)系；當(dāng)環(huán)境溫度低于5 或高于35 時(shí)，測(cè)量濕度誤差就會(huì)大大增加。故這類測(cè)濕儀不宜用于低溫或高溫環(huán)境。又如碳膜式濕敏元件，在低濕環(huán)境下穩(wěn)定性比較好，故宜用于茶葉、煙草一類要求低濕倉(cāng)貯環(huán)境的場(chǎng)合。對(duì)于中濕段穩(wěn)定性較好的測(cè)濕儀器，則可用于糧食、紙張、檔案、儀器一類物品的倉(cāng)貯環(huán)境。
?。?）要注意測(cè)量環(huán)境對(duì)響應(yīng)時(shí)間的要求這里主要是要看測(cè)濕的目的。如果是用于一般倉(cāng)貯環(huán)境的監(jiān)護(hù)，儀器的響應(yīng)時(shí)間不必太過(guò)強(qiáng)調(diào)，否則由測(cè)濕儀引導(dǎo)的除濕機(jī)就會(huì)起動(dòng)過(guò)于頻繁，并會(huì)因此而導(dǎo)致除濕設(shè)備的提早損壞。但如果測(cè)濕儀是用于干燥作業(yè)監(jiān)控這樣的場(chǎng)合，反應(yīng)必須靈敏、準(zhǔn)確，否則就會(huì)失去監(jiān)控意義。
?。?）要注意環(huán)境條件對(duì)儀器使用壽命的影響前面所說(shuō)的zui適使用環(huán)境條件是對(duì)儀器的使用性能而言的。其實(shí)，儀器在不適的環(huán)境條件下使用還會(huì)降低使用壽命。目前的大多數(shù)都不適宜長(zhǎng)期在高溫低濕環(huán)境下使用，因?yàn)樵诟邷氐蜐駰l件下傳感器容易加速老化而出現(xiàn)遲鈍、干涸現(xiàn)象，陶瓷型傳感器更是如此。
（4）要注意儀器對(duì)環(huán)境的特殊要求在有爆炸性危險(xiǎn)、有腐蝕性氣體侵蝕以及存在外界干擾的環(huán)境條件下，更應(yīng)注意傳感器與儀表的自身防護(hù)功能。
22測(cè)濕儀器的使用
221儀器的安裝
在常規(guī)溫度和中等濕度的環(huán)境下，1 2 溫度偏差就會(huì)引起35的相對(duì)濕度誤差。在同一倉(cāng)庫(kù)中各處溫度會(huì)有一定的差別，故測(cè)濕儀安裝點(diǎn)的選擇應(yīng)具有代表性。
從防止物品潮濕變質(zhì)以及防止倉(cāng)庫(kù)凝露角度考慮，傳感器應(yīng)安裝在溫度zui低處。
222測(cè)濕儀測(cè)試操作
?。?）正確理解響應(yīng)時(shí)間響應(yīng)時(shí)間有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)之分。從儀器打開(kāi)電源到穩(wěn)定測(cè)試值這段時(shí)間稱之為靜態(tài)響應(yīng)時(shí)間。這個(gè)時(shí)間儀器說(shuō)明書(shū)沒(méi)有給出，它與環(huán)境溫濕度有關(guān)，但更主要的是決定于傳感器的材料持性。據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，高分子薄膜式傳感器約1min左右，而陶瓷型傳感器則需510min.如果這一點(diǎn)不了解，就可能導(dǎo)致測(cè)試的失誤。另外，動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間也是要了解的。所謂動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間一般是指?jìng)鞲衅黜憫?yīng)70左右的時(shí)間，例如儀器原處在50相對(duì)濕度環(huán)境，現(xiàn)環(huán)境相對(duì)濕度突然增至80，儀器指示值由50升至7175這段時(shí)間即為動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間。動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間都在產(chǎn)品說(shuō)明中示明。這個(gè)時(shí)間對(duì)突變環(huán)境的濕度測(cè)量具有指導(dǎo)意義，測(cè)試時(shí)間必須明顯超過(guò)響應(yīng)時(shí)間才能獲得準(zhǔn)確的測(cè)試數(shù)據(jù)。
?。?）要注意環(huán)境溫度突變的影響在溫差較大的環(huán)境中作移動(dòng)測(cè)量時(shí)，要注意傳感器表面可能因水汽冷凝而造成的測(cè)量誤差。
223儀器的校正
測(cè)濕儀的定期校正是保持測(cè)濕儀持續(xù)正常工作的重要技術(shù)措施。因?yàn)楣ぷ髟诂F(xiàn)場(chǎng)的測(cè)濕儀一般不可能移至實(shí)驗(yàn)室校正，因此要求在線校正設(shè)備應(yīng)具有盡可能高的可靠性，并且與被校正設(shè)備的技術(shù)特征要保持相同，傳感器的安裝位置也要盡可能靠近，使之處于相同的溫濕度環(huán)境之中。如果校正設(shè)備與被校正設(shè)備技術(shù)特征不甚相同，就一定要注意響應(yīng)時(shí)間的差別。
224測(cè)濕儀的維護(hù)與保養(yǎng)
倉(cāng)貯環(huán)境的測(cè)濕儀，其傳感器一般是安置在某一固定位置的，傳感器表面易受到不潔凈空氣污染，因而會(huì)影響測(cè)量精度和靈敏度。故傳感器的日常維護(hù)和保養(yǎng)非常重要。
下面僅介紹薄膜電容傳感器和陶瓷傳感器的維護(hù)保養(yǎng)方法。
?。?）高分子薄膜濕敏傳感器的維護(hù)與保養(yǎng)這種濕敏元件是一種在高分子薄膜基極上鍍覆叉指電極的結(jié)構(gòu)，整片厚度僅幾十微米。清除表面污染時(shí)只能按說(shuō)明書(shū)要求用干軟物料輕擦，切不可用酒精等有機(jī)溶劑擦洗，以防損傷和損壞元器件。另外，要避免向傳感器直接吹氣，以防損壞指針式二次儀表。
?。?）陶瓷型濕敏傳感器的維護(hù)與保養(yǎng)這類傳感器大多都以電阻形式反映濕電轉(zhuǎn)換特性，當(dāng)其長(zhǎng)期處在低濕環(huán)境使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生遲鈍現(xiàn)象，且需要的恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，因此要注意它的適應(yīng)期。此外，在校正時(shí)不能長(zhǎng)時(shí)間讓其通直流電，否則會(huì)因濕敏元件表面磁化而失效。這一點(diǎn)在性能檢測(cè)時(shí)特別要注意。
綜上所述，測(cè)濕儀種類很多，并且各自都有其zui適的使用環(huán)境，故儀器選擇一定要以具體環(huán)境條件為依據(jù)，而且安裝地點(diǎn)要有代表性。此外還要注意日常的維護(hù)和保養(yǎng)。只有這樣，才能達(dá)到穩(wěn)定準(zhǔn)確測(cè)量的目的與效果。
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