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微水仪的工作原理及产品选型方法
时间: 2019-02-09 19:29
来源: 未知
作者: 科新电力
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微水仪（露点仪）的工作原理及产品选择方法
本文从湿度测量的几种基本方法入手，分析了各自的优缺点和主要有代表性露点仪（微水仪），重点从性能、价格、适用条件和操作的方便程度上向用户介绍如何选用合适的露点仪（微水仪）。
一、引言
随着我国经济的高速发展，为了要得到高质量的产品或设备正常地运行，许多行业诸如石化、电力、电子、航空航天、冶金、纺织等对湿度测量的要求越来越高，因而，湿度测量已逐渐成为一个新兴的技术领域，在86年我国正式成立了湿度与水分专业委员会，并开展了多次学术交流会，湿度的一些计量检定规程也逐步建立。根据有关规程，湿度被定义为气体中的水蒸气含量，常用单位有：克/升，PPM，mmHg，露点及相对湿度等。习惯上以露点-20℃为界把所测气体分为高湿度气体与低湿度气体（即微量水），这里重点介绍低湿度气体的测量。
二、湿度测量方法
根据国标GB11605-89《湿度测量方法》所著，湿度测量共有七种方法，这里不一一赘述。笔者重点对市场上流行的几种微量水测量方法及露点仪（微水仪）选型重新归类并简单介绍如下：
1、重量法
重量法是一种经典的测量方法。让所测样气流经某一干燥剂，其所含水分被干燥剂吸收，精确称取干燥剂吸收的水分含量，与样气体积之比即为样气的湿度。该方法的优点是精度高，Z大允许误差可达0.1%；缺点是具体操作比较困难，尤其是必须得到足够量的吸收水质量（一般不小于0.6克），这对于低湿度气体尤其困难，。因而该方法只适合于测量露点-32℃以上的气体，可以说市场上纯粹利用该方法测湿度的仪器较少。
由以上分析可知，重量法的关键是怎样准确测量干燥剂吸收的水分含量，因为直接测量比较困难，由此衍生了两种间接测量吸收水含量的方法。
A、电解法：就是将干燥剂吸收的水分经电解池电解成氢气和氧气排出，电解电流的大小与水分含量成正比，通过检测该电流即可测得样气的湿度。该方法弥补了重量法的缺点，测量量程可达-80℃以下，且精度较好，价格便宜；缺点是电解池气路需要在使用前干燥很长时间，且对气体的腐蚀性及清洁性要求较高。
B、振动频率法：就是将重量法中的干燥剂换用一种吸湿性的石英晶体，根据该晶体吸收水分质量不同时振动频率不同的特点，让样气和标准干燥气流经该晶体，因而产生不同的振动频率差△f1和△f2，计算两频率之差即可得到样气的湿度。该方法具有电解法一样的优点，且使用前勿须干燥。
2、冷镜法
冷镜法也是一种经典的测量方法。让样气流经露点冷镜室的冷凝镜，通过等压制冷，使得样气达到饱和结露状态（冷凝镜上有液滴析出），测量冷凝镜此时的温度即是样气的露点。该方法的主要优点是精度高，尤其在采用半导体制冷和光电检测技术后，不确定度甚至可达0.1℃；缺点是响应速度较慢，尤其在露点-60℃以下，平衡时间甚至达几个小时，而且此方法对样气的清洁性和腐蚀性要求也较高，否则会影响光电检测效果或产生‘伪结露’造成测量误差。该方法的典型厂家代表是及英国的密析尔MICHELL公司。一般应用在标准级湿度基准，企业基准或实验室分析，作为溯源的或对精度要求较高地方。
3、阻容法
该方法的典型厂家代表为爱尔兰的PANAMETRICS公司及英国MICHELL公司的EASIDEW系列，采用陶瓷基底的表面镀金的氧化铝及C2TX微处理器。该传感器的工作原理非常简单，是基于水分的导电性。多孔的吸湿层如同“三明治”一样被夹在陶瓷基底上的两个导电层之间。吸收水分子后，吸湿活性层的导电特性就会发生变化。该露点传感器的表面导电层允许水分子自由通过进入吸湿活性层。吸湿活性层很薄，仅1微米厚（一微米=百万分之一米），而顶部的导电层厚度比1微米还要薄，这样，当周围环境的湿度发生变化的时候，传感器对湿度变化会做出极其快速的反应。另一突出优点是响应速度非常快，从干到湿响应一分钟可达90%，因而多用于现场和快速测量场合；缺点是精度一般，通常为±2℃,需要1-2年校验。密析尔MICHELL便携式露点仪cermax可做到精度±1℃。
4、相对湿度测量法
该方法实际上是测试相对湿度和温度后换算成露点的，这类湿敏元件受环境温度影响较大，数据会随环境温度变化而变化，越接近相对湿度测量下限，越不稳定，在低湿度低露点应用，精度不理想，从湿度溯源的角度来看还是直接使用测量露点的产品比较好。
三、如何选择市场上主流仪器
露点仪（湿度仪器）测量的方法可谓五花八门，其性能与价格也相差悬殊，这就要求我们选用仪器时要谨慎小心，不但要考虑到性能和价格，还应该考虑到仪器使用的场合和所测气体的种类及腐蚀性等。总体原则如下：
1）标准级湿度基准：考虑到要求测量准确度高，样气理想，一般应选用冷镜式露点仪，如美国英国MICHELL的S4000TRS，S8000.瑞士MBW公司DP30等露点仪，用户应根据实际量程和精度选用合适的产品。
2）企业基准或实验室分析：如果测量准确度要求较高，可选用冷镜法仪器，如瑞士MBW公司的DP19或密析尔S4000，OPT,OPV；如果量程要求较低（露点-80℃以下）且气体较清洁，可选用电解法仪器，如美国Edgetech公司的1-C，杜邦公司的M303。
3）现场检测：如果测量准确度要求较高，可选用冷镜法仪器（同上）；如果要求测量速度快或气体污染较重，Z好选用阻容法仪器，如英国密析尔MICHELL公司Easidew陶瓷基底阻容法测量范围-100～+20℃耐压可达30Mpa可连续在线监测。 武汉科新电力设备公司专业生产试验变压器、高压试验变压器、串联谐振、大电流发生器、直流电阻测试仪、微机继电保护测试仪、GkTJ—8B高压开关测试仪、试油机,绝缘鞋试验装置,大电流发生器,微机北欧表.产品质量经久耐用.优惠电话027-86794713 13971063471
本文从湿度测量的几种基本方法入手，分析了各自的优缺点和主要有代表性露点仪（微水仪），重点从性能、价格、适用条件和操作的方便程度上向用户介绍如何选用合适的露点仪（微水仪）。
一、引言
随着我国经济的高速发展，为了要得到高质量的产品或设备正常地运行，许多行业诸如石化、电力、电子、航空航天、冶金、纺织等对湿度测量的要求越来越高，因而，湿度测量已逐渐成为一个新兴的技术领域，在86年我国正式成立了湿度与水分专业委员会，并开展了多次学术交流会，湿度的一些计量检定规程也逐步建立。根据有关规程，湿度被定义为气体中的水蒸气含量，常用单位有：克/升，PPM，mmHg，露点及相对湿度等。习惯上以露点-20℃为界把所测气体分为高湿度气体与低湿度气体（即微量水），这里重点介绍低湿度气体的测量。
二、湿度测量方法
根据国标GB11605-89《湿度测量方法》所著，湿度测量共有七种方法，这里不一一赘述。笔者重点对市场上流行的几种微量水测量方法及露点仪（微水仪）选型重新归类并简单介绍如下：
1、重量法
重量法是一种经典的测量方法。让所测样气流经某一干燥剂，其所含水分被干燥剂吸收，精确称取干燥剂吸收的水分含量，与样气体积之比即为样气的湿度。该方法的优点是精度高，Z大允许误差可达0.1%；缺点是具体操作比较困难，尤其是必须得到足够量的吸收水质量（一般不小于0.6克），这对于低湿度气体尤其困难，。因而该方法只适合于测量露点-32℃以上的气体，可以说市场上纯粹利用该方法测湿度的仪器较少。
由以上分析可知，重量法的关键是怎样准确测量干燥剂吸收的水分含量，因为直接测量比较困难，由此衍生了两种间接测量吸收水含量的方法。
A、电解法：就是将干燥剂吸收的水分经电解池电解成氢气和氧气排出，电解电流的大小与水分含量成正比，通过检测该电流即可测得样气的湿度。该方法弥补了重量法的缺点，测量量程可达-80℃以下，且精度较好，价格便宜；缺点是电解池气路需要在使用前干燥很长时间，且对气体的腐蚀性及清洁性要求较高。
B、振动频率法：就是将重量法中的干燥剂换用一种吸湿性的石英晶体，根据该晶体吸收水分质量不同时振动频率不同的特点，让样气和标准干燥气流经该晶体，因而产生不同的振动频率差△f1和△f2，计算两频率之差即可得到样气的湿度。该方法具有电解法一样的优点，且使用前勿须干燥。
2、冷镜法
冷镜法也是一种经典的测量方法。让样气流经露点冷镜室的冷凝镜，通过等压制冷，使得样气达到饱和结露状态（冷凝镜上有液滴析出），测量冷凝镜此时的温度即是样气的露点。该方法的主要优点是精度高，尤其在采用半导体制冷和光电检测技术后，不确定度甚至可达0.1℃；缺点是响应速度较慢，尤其在露点-60℃以下，平衡时间甚至达几个小时，而且此方法对样气的清洁性和腐蚀性要求也较高，否则会影响光电检测效果或产生‘伪结露’造成测量误差。该方法的典型厂家代表是及英国的密析尔MICHELL公司。一般应用在标准级湿度基准，企业基准或实验室分析，作为溯源的或对精度要求较高地方。
3、阻容法
该方法的典型厂家代表为爱尔兰的PANAMETRICS公司及英国MICHELL公司的EASIDEW系列，采用陶瓷基底的表面镀金的氧化铝及C2TX微处理器。该传感器的工作原理非常简单，是基于水分的导电性。多孔的吸湿层如同“三明治”一样被夹在陶瓷基底上的两个导电层之间。吸收水分子后，吸湿活性层的导电特性就会发生变化。该露点传感器的表面导电层允许水分子自由通过进入吸湿活性层。吸湿活性层很薄，仅1微米厚（一微米=百万分之一米），而顶部的导电层厚度比1微米还要薄，这样，当周围环境的湿度发生变化的时候，传感器对湿度变化会做出极其快速的反应。另一突出优点是响应速度非常快，从干到湿响应一分钟可达90%，因而多用于现场和快速测量场合；缺点是精度一般，通常为±2℃,需要1-2年校验。密析尔MICHELL便携式露点仪cermax可做到精度±1℃。
4、相对湿度测量法
该方法实际上是测试相对湿度和温度后换算成露点的，这类湿敏元件受环境温度影响较大，数据会随环境温度变化而变化，越接近相对湿度测量下限，越不稳定，在低湿度低露点应用，精度不理想，从湿度溯源的角度来看还是直接使用测量露点的产品比较好。
三、如何选择市场上主流仪器
露点仪（湿度仪器）测量的方法可谓五花八门，其性能与价格也相差悬殊，这就要求我们选用仪器时要谨慎小心，不但要考虑到性能和价格，还应该考虑到仪器使用的场合和所测气体的种类及腐蚀性等。总体原则如下：
1）标准级湿度基准：考虑到要求测量准确度高，样气理想，一般应选用冷镜式露点仪，如美国英国MICHELL的S4000TRS，S8000.瑞士MBW公司DP30等露点仪，用户应根据实际量程和精度选用合适的产品。
2）企业基准或实验室分析：如果测量准确度要求较高，可选用冷镜法仪器，如瑞士MBW公司的DP19或密析尔S4000，OPT,OPV；如果量程要求较低（露点-80℃以下）且气体较清洁，可选用电解法仪器，如美国Edgetech公司的1-C，杜邦公司的M303。
3）现场检测：如果测量准确度要求较高，可选用冷镜法仪器（同上）；如果要求测量速度快或气体污染较重，Z好选用阻容法仪器，如英国密析尔MICHELL公司Easidew陶瓷基底阻容法测量范围-100～+20℃耐压可达30Mpa可连续在线监测。 武汉科新电力设备公司专业生产试验变压器、高压试验变压器、串联谐振、大电流发生器、直流电阻测试仪、微机继电保护测试仪、GkTJ—8B高压开关测试仪、试油机,绝缘鞋试验装置,大电流发生器,微机北欧表.产品质量经久耐用.优惠电话027-86794713 13971063471