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第四章 湿度测量 授课课时：2学时 主要内容：湿度测量概述。湿度测量方法及 其湿度测量仪表的分类。干、湿球湿度计 、露点湿度计、氯化锂电阻湿度传感器、 金属氧化物陶瓷湿度传感器、金属氧化物 膜湿度传感器、饱和盐溶液校正装置。各 类湿度仪表的特点及使用场所 重点和难点:湿度测量在建筑环境与设备专 业的意义，各类测湿仪表的测湿原理，仪 表的结构，湿度计的设计和选型。 湿度的 测量方法 主要章节 4.1湿度测量概述 4.2干湿球温度计 4.3露点温度计 4.4 电子式温度传感器 4.5湿度计的校准 湿度测量方法 干湿球法、露点法和电子式湿度传感 器法 测量原理 干、湿球温度法 露点和干球温度法 吸湿法 i =100% PbPn hi t1 tS tL d t h 4.1湿度测量概述 4.2干湿球温度计 干湿球法湿度测量 测得干球温度和湿球温度可计算相对湿度。 适用范围：大于0，测量误差12%。 1普通干湿球温度计 构造 同精度温度计两支、脱脂纱布、 蒸馏水 特点 无风速控制，无屏蔽辐射 水易污染 测量误差较大 注意： 湿球温度计安装时，要求温度计的 球部离开水杯上沿至少23cm， 应使湿球温度计周围空气流速保持 在2.5m/s以上，使A为常数。 TwTs 2.通风 干湿球温度计 构造 温度计置于金属套管内 微型风机， 特点 湿球附近风速固定在2.5m/s 金属套管屏蔽辐射 蒸馏水随时滴入 TwTs 4.3露点温度计 露点法湿度测量 露点温度：将被测空气冷却，当湿空气 冷却到水蒸气达到饱和并开始凝结出水 分时所对应的温度。 先测定露点温度tL，根据tL确定该温度下 饱和水蒸气压力PL。PL即为被测空气的 水蒸气分压力Pn。 1露点湿度计 采用两只玻璃棒温度 计，一只测量干球温 度，另一只放入黄铜 盒内测量露点温度。 根据测得的露点温度 和干球温度通过查表 得到对应的露点温度 下的饱和蒸气压力和 干球温度下的饱和蒸 气压力。 缺点：露点温度不易 测准。 2光电式露点湿度计 l 影响测量精度的因素：高度光洁的露点镜；高精 度的光学与热电制冷调节系统；采样气体需洁净 。 HNP-50型冷镜式露点仪 技术指标 露点温度测量范围：- 65 20 最大致冷温差 105 露点温度测试准确度 DEW 0.3 PPM/V ( 换算精度0.1% ) RH( 换算精度 0.1% ) 显示灵敏度 0.1 样气压力 0.1 MPa/cm2 样气流量 0.4 1.0Lmin 显示器 16 x 2 液晶屏 额定工作电压 220VAC 50Hz 外形尺寸 （W）360x（D）350x（ H）135mm 重量 8.6Kg 4.4电子式湿度传感器 l原理：将湿信号 转换成电信号， 并远传。 l构造：轴流风机 、镍电阻、湿球 纱布、盛水杯、 测量桥路。 电动干湿球温度计 l测量桥路：两个桥路通过电阻R连接，构 成双电桥。 通过调节可调电阻R的滑动触头，使检流 计为0，可得UDE=UAB。 根据这一关系计算出RDE和相对湿度的关系， 在可调电阻上进行分度，实现相对湿度的测量 。 1 氯化锂电阻湿度计 属于吸湿法测量， 根据氯化锂的吸湿 特性和氯化锂吸湿 后电阻变化特性。 1）传感器 l形式： 梳状、柱状。 R 感湿膜 梳状柱状 注意： l为了避免氯化锂溶液发生电解，电极两 端应接交流电。 l量程窄，一般为15%20%，例如， 0.05%的浓度对应感湿范围为80%-100% ，0.2%的浓度对应的感湿范围为60%- 80%。 l环境温度对输出影响较大，因此要进行 温度补偿。 l最高使用温度55，当大于55，氯化 锂溶液容易蒸发。 扩大氯化锂湿度计的测量范围 R1R2R3R4 rrrr A B RAB=f() 7595%5575%3555% 1535% (%)1535 55 7595 RAB(K ) 8070 52 32.312.35 2）变送器 将氯化锂湿度测头接入交流电桥，此电桥将传 感器的电阻信号转变为交流电压信号。此电压 经放大、检波整流变成与相对湿度成一定函数 关系的直流电压，再经电压-电流转换器转换 成标准0-10mA的电流信号。 2.高分子湿度传感器 1）高分子电容式湿度传感器 根据电容公式可知 ，在电容两个极板 的面积和间距不变 的情况下，当介电 常数发生变化时将 引起电容值的变化 。 l特点：迅速吸湿、脱湿，滞后小，响应 快，不受气流速度影响，测量范围宽， 抗污染能力强，稳定性好。 2）高分子电阻式湿度传感器 使用高分子固体电解 质材料制作感湿膜， 当相对湿度大时，膜 中的可移动离子浓度 增大，电阻减少，当 相对湿度降低时，膜 中的可运动离子浓度 减少，电阻阻值增大 。这样可通过电极间 的电阻值的变化测量 相对湿度。 HPR-MQ-M52R （M52R）是一款环保 型的高分子湿度传感器 。在空调、加湿器、除 湿机等民用家电产品中 得到了广泛的应用。 3金属氧化物湿度传感器 1）金属氧化物陶瓷湿度传感器 由金属氧化物多孔性陶瓷烧结而成。烧结体上有微 孔，可使湿敏层吸附或释放水分子，造成其电阻值 的改变。 主要有 MgCr2O4-TiO2 陶瓷湿度传感 器、NiO陶瓷 湿度传感器。 2）金属氧化物膜湿度传感器 l 原理：将调制好的金 属氧化物的糊状物加 工在陶瓷基片及电极 上，采用烧结或烘干 的方法使之固化成膜 。这种膜的含湿量随 着外界空气的含湿量 的变化而变化，含湿 量的变化又引起电阻 阻值的变化，通过测 量电阻之间的阻值即 可测量相对湿度。 特点：传感器电阻的对数 值与湿度成线性关系，测 湿范围、工作温度范围宽 。 4.5 湿度计的校准 饱和盐溶液湿度校正装置： 1)实现不同范围内维持恒定的相对湿度空间， 2)可作基准的高精度标定仪器， 水的饱和蒸气压是温度的函数，温度愈高，饱 和蒸气压也愈高。 当向水中加入盐类，溶液中的水分蒸发受到限 制，使其饱和蒸气压降低，降低的程度与盐类 的种类有关。 根据不同的盐类对应的饱和蒸气压不同，即对 应的相对湿度不同实现湿度传感器的标定。 温度范围 湿度范围 精度响应时间 (s) 阿斯曼550595%25%很长 氯化锂电 阻式 5501595%25%10，50 高分子电 容式 5501595%25%10 金属陶瓷 电阻式 060590%25%=3 露点计-401000100%1较短 常见测湿度的方法比较 SHT71温度、湿度复合传感器 选用SENSIRION公司 的SHT71温度、湿度 复合传感器，该传感 器是该公司最新推出 的数字化产品，直接 输出数字信号，通过 一根数据线与微处理 器相连，因此可简化 硬件电路设计。 接口电路图 l电源引脚：供应电压在2.45.5V之间。 l串口时钟输入引脚（SCK）：同步微控制器和传 感器之间的通信。 l数据引脚（DATA）：DATA三态引脚用来向设备输 入、或输出数据。 思考题： 1.试述干湿球测湿系统的组成及测试原理 2简述空气湿