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微水儀的工作原理及產品選型方法
時間: 2019-02-09 19:29
來源: 未知
作者: 科新電力
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微水儀（露點儀）的工作原理及產品選擇方法
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（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，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
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。一般應用在標準級濕度基準，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常快，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。總體原則如下：
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，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可連續在線監測。 武漢科新電力設備公司專業生產試驗變壓器、高壓試驗變壓器、串聯諧振、大電流發生器、直流電阻測試儀、微機繼電保護測試儀、GkTJ—8B高壓開關測試儀、試油機,絕緣鞋試驗裝置,大電流發生器,微機北歐表.產品質量經久耐用.優惠電話027-86794713 13971063471
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（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（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，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
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。一般應用在標準級濕度基準，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常快，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。總體原則如下：
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，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可連續在線監測。 武漢科新電力設備公司專業生產試驗變壓器、高壓試驗變壓器、串聯諧振、大電流發生器、直流電阻測試儀、微機繼電保護測試儀、GkTJ—8B高壓開關測試儀、試油機,絕緣鞋試驗裝置,大電流發生器,微機北歐表.產品質量經久耐用.優惠電話027-86794713 13971063471