第6章 湿度测量

1、 6.1 6.1 湿度的意义湿度的意义 6.2 6.2 干湿球湿度计干湿球湿度计 6.3 6.3 露点湿度计露点湿度计 6.4 6.4 电子式湿度计电子式湿度计 6.5 6.5 湿度计校准湿度计校准 6.66.6 思考题思考题 在通风与空调工程中，空气的在通风与空调工程中，空气的温温 度度与与湿度湿度是两个相关的热工参数，它是两个相关的热工参数，它 们具有同样的重要意义。们具有同样的重要意义。 湿度控制有湿度控制有 何应用呢？何应用呢？ 6.1 概述 .1 意义意义 1、在纺织行业的应用： 对纺织纤维性能的影响 在相对湿度增大时，由于纤维吸湿后的分子间距离在相对湿度增大时，由于

2、纤维吸湿后的分子间距离 增大，故纤维的硬度和脆性随之降低，使纤维的柔增大，故纤维的硬度和脆性随之降低，使纤维的柔 软性大为改善。软性大为改善。 机械表面与纤维间的摩擦或纤维间的相互摩擦，不机械表面与纤维间的摩擦或纤维间的相互摩擦，不 可避免的会引起纤维带电，当纤维与机体带有不同可避免的会引起纤维带电，当纤维与机体带有不同 电荷时，会妨碍纤维的拉伸、梳理、交织、卷绕过电荷时，会妨碍纤维的拉伸、梳理、交织、卷绕过 程的顺利进行。提高空气的相对湿度，可以使纤维程的顺利进行。提高空气的相对湿度，可以使纤维 的比电阻降低，以增加电荷散逸的速度，从而消除的比电阻降低，以增加电荷散逸的速度，从而消除 静电。

3、静电。 2、在空气调节的应用： 提高人体舒适感 环境湿度过低时，体表汗环境湿度过低时，体表汗 液蒸发量增加，皮肤会感液蒸发量增加，皮肤会感 觉过于干燥。而湿度过大觉过于干燥。而湿度过大 时，体表出的汗不能及时、时，体表出的汗不能及时、 充分地蒸发掉，积于皮肤充分地蒸发掉，积于皮肤 表面，使人体不舒适感觉表面，使人体不舒适感觉 加大。因此，为了提高人加大。因此，为了提高人 体热舒适性，应正确控制体热舒适性，应正确控制 室内相对湿度值。室内相对湿度值。 3、在卷烟业的应用： 对烟丝质量的影响 在制烟过程中，烟丝的破在制烟过程中，烟丝的破 损率及质量与储存时的空气损率及质量与储存时的空气 湿度有着重

4、要的关系。储存湿度有着重要的关系。储存 时空气过于干燥，则烟丝易时空气过于干燥，则烟丝易 破碎成烟沫，气味也挥发出破碎成烟沫，气味也挥发出 去，烟丝质量随之降低。通去，烟丝质量随之降低。通 常，储丝库的温度需要维持常，储丝库的温度需要维持 在在1825之间，相对湿度之间，相对湿度 要保持在要保持在70%以上以上，在此环，在此环 境条件下，烟丝才不易破碎，境条件下，烟丝才不易破碎， 飘尘现象也较轻，烟味也较飘尘现象也较轻，烟味也较 纯正。纯正。 4、在通信行业的应用： 确保设备可靠性 为避免因空气干燥引起静电，烧坏电为避免因空气干燥引起静电，烧坏电 路板，造成线路瘫痪，从而引发事故，同路板，造成

5、线路瘫痪，从而引发事故，同 时保持设备的最佳运转状态，延长设备的时保持设备的最佳运转状态，延长设备的 使用寿命，通信行业动力机房环境对湿度使用寿命，通信行业动力机房环境对湿度 和温度有着严格的要求和温度有着严格的要求 。 5、在航天科技中的应用： 将乘员舱大气湿度控制于乘 员的舒适水平 在乘员舱大气中，航天员呼吸、蒸发和洗涤都会造成水在乘员舱大气中，航天员呼吸、蒸发和洗涤都会造成水 蒸气增加，甚至达到饱和状态。在失重情况下，水蒸气可以蒸气增加，甚至达到饱和状态。在失重情况下，水蒸气可以 在任何冷表面凝结成水珠，且随机存在于任何部位或飘浮在在任何冷表面凝结成水珠，且随机存在于任何部位或飘浮在 大

6、气之中。早期的载人飞船，随处存在的冷凝水成为令人十大气之中。早期的载人飞船，随处存在的冷凝水成为令人十 分头疼的问题，分头疼的问题，“双子星座双子星座”飞船曾采用铺设吸水材料的办飞船曾采用铺设吸水材料的办 法简单处理。现代载人航天器使用一种带有孔板输出机构的法简单处理。现代载人航天器使用一种带有孔板输出机构的 冷凝热交换器，以冷凝热交换器，以5%5%通风气流把冷凝水引出排水细孔，再经通风气流把冷凝水引出排水细孔，再经 动态水动态水/ /气分离器把水和气体分开。新式的湿度控制装置除湿气分离器把水和气体分开。新式的湿度控制装置除湿 效果好，寿命长，循环空气阻力小。效果好，寿命长，循环空气阻力小。

7、6、在其他场合的应用 受湿度影响较受湿度影响较 大的场合，还有如大的场合，还有如 计算机房、印刷车计算机房、印刷车 间、洁净室、手术间、洁净室、手术 室、实验室、半导室、实验室、半导 体生产车间、博物体生产车间、博物 馆、档案馆等。馆、档案馆等。 大气是由干空气和一定量的水蒸气混合而成大气是由干空气和一定量的水蒸气混合而成 的，我们称其为的，我们称其为湿空气。干空气的成分主要。干空气的成分主要 是氮（是氮（78）、氧（）、氧（21）、氩（）、氩（0.93）、）、 二氧化碳（二氧化碳（0.03）及其它微量气体。）及其它微量气体。 在湿空气中水蒸汽的含量虽少，但其变化却在湿空气中水蒸汽的含量虽少，

8、但其变化却 会对空气环境的干燥和潮湿程度产生重要的会对空气环境的干燥和潮湿程度产生重要的 影响，且使湿空气的物理性质随之发生改变。影响，且使湿空气的物理性质随之发生改变。 .2 基本概念基本概念 常温常压下干空气可视为理想气体，而湿空气中的常温常压下干空气可视为理想气体，而湿空气中的 水蒸汽一般处于过热状态，且含量很少，也可近似看作水蒸汽一般处于过热状态，且含量很少，也可近似看作 理想气体。理想气体。 PwV=mwRwT 或或 Pwvw=RwT PnV=mnRnT 或或 Pnvn=RnT 干空气用下标干空气用下标w表示，水蒸汽用下标表示，水蒸汽用下标n表示。表示。 根据道尔顿定

9、律，湿空气的压力应等于干空气的压根据道尔顿定律，湿空气的压力应等于干空气的压 力与水蒸汽的压力之和。力与水蒸汽的压力之和。 B = Pg+Pn 海平面的标准大气压为海平面的标准大气压为101 325Pa。 一、空气湿度的表示方法一、空气湿度的表示方法 湿度湿度是表示空气中水蒸气含量多少的尺度。是表示空气中水蒸气含量多少的尺度。 表示空气湿度的常用方法有：表示空气湿度的常用方法有：绝对湿度绝对湿度、相对湿度相对湿度、含湿量、含湿量、 露点。露点。 1 1绝对湿度（少用）绝对湿度（少用） 绝对湿度定义为在每立方米湿空气（或其他气体），在标准状绝对湿度定义为在每立方米湿空气（或其他气体），在标准状

10、态下（态下（0，760mmHg）所含水蒸气的重量，即湿空气中的水）所含水蒸气的重量，即湿空气中的水 蒸气的密度，以字符蒸气的密度，以字符表示，单位为克表示，单位为克/米米3。 10002.1692.169 461273.15 nnnn nW PPPP R TTT 式中式中 Pn空气中水蒸气分压力，空气中水蒸气分压力，Pa；T空气的干球绝对温度，空气的干球绝对温度，K； w空气的干球摄氏温度，空气的干球摄氏温度，；Rn水蒸气的气体常数，水蒸气的气体常数，Rn461J/(kg.k)。 2. 相对湿度（多用）相对湿度（多用） 用用RH表示。通常为空气中所含水蒸气量表示。通常为空气中所含水蒸气量( (

11、水蒸气压水蒸气压 Pn) )与其空气相同情况下饱和水蒸气量与其空气相同情况下饱和水蒸气量( (饱和水蒸气压饱和水蒸气压Pb) 的百分比。的百分比。 %100 P P b n 1）相对湿度越小，就表示是空气离饱和态越远，尚）相对湿度越小，就表示是空气离饱和态越远，尚 有吸收更多水蒸气的能力，即空气越干燥，吸收水蒸有吸收更多水蒸气的能力，即空气越干燥，吸收水蒸 气能力越强；气能力越强； 2）反之，相对湿度越大，吸收水蒸汽能力越弱，即）反之，相对湿度越大，吸收水蒸汽能力越弱，即 空气越潮湿。相对湿度反映了湿空气中水蒸汽含量接空气越潮湿。相对湿度反映了湿空气中水蒸汽含量接 近饱和的程度，故又称饱和度。

12、近饱和的程度，故又称饱和度。 )B, v,(f sw BAPP fP swsbn wb )( )( , 空气的相对湿度是空气的相对湿度是 干球温度、湿球温干球温度、湿球温 度、风速和大气压度、风速和大气压 力的函数。力的函数。 u绝对湿度只能说明湿空气中实际所含水蒸汽绝对湿度只能说明湿空气中实际所含水蒸汽 的质量，而不能说明湿空气干燥或潮湿的程的质量，而不能说明湿空气干燥或潮湿的程 度及吸湿能力的大小。度及吸湿能力的大小。 u相对湿度表征湿空气中水蒸气接近饱和含量相对湿度表征湿空气中水蒸气接近饱和含量 的程度。的程度。值小，说明湿空气饱和程度小，值小，说明湿空气饱和程度小， 吸收水蒸气的能力强

13、；吸收水蒸气的能力强；值大则说明湿空气值大则说明湿空气 饱和程度大，吸收水蒸气的能力弱。饱和程度大，吸收水蒸气的能力弱。 3. 含湿量含湿量 含湿量就是湿空气中，每千克干空气所含含湿量就是湿空气中，每千克干空气所含 有的水蒸汽的质量。有的水蒸汽的质量。 1000 S w m d m 287 100010001000622622622 461 Snnwwnnnb wnnwwwwnb mP VR TPPPP d mR TP VPPBPBP 287 100010001000622622622 461 Snnwwnnnb wnnwwwwnb mPVR TPPPP d mR TP VPPBPBP 287

14、 100010001000622622622 461 Snnwwnnnb wnnwwwwnb mPVR TPPPP d mR TPVPPBPBP 当大气压力为定值，含湿量是水蒸气分压力的函当大气压力为定值，含湿量是水蒸气分压力的函 数。数。 4. 露点露点 空气湿度达到饱和时的温度。空气湿度达到饱和时的温度。 露点本是个温度值，可为什么用它来表示露点本是个温度值，可为什么用它来表示 湿度呢？湿度呢？ 由于当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点相同；由于当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点相同； 当水汽未达到饱和时，气温一定高于露点温度。所以当水汽未达到饱和时，气温一定高于露点温度。所以 露点与气

15、温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的 程度。在程度。在100%的相对湿度时，周围环境的温度就是的相对湿度时，周围环境的温度就是 露点。露点越小于周围环境的温度，结露的可能性就露点。露点越小于周围环境的温度，结露的可能性就 越小，也就意味着空气越干燥，露点越小，也就意味着空气越干燥，露点不受温度不受温度影响，影响， 但受但受压力压力影响。影响。 二、气体湿度测量方法二、气体湿度测量方法 常见的湿度测量方法：常见的湿度测量方法： 1）动态法）动态法:双压法、双温法、分流法；双压法、双温法、分流法； 2）静态法：饱和盐法、硫酸法）静态法：饱和盐法、硫酸

16、法; 3）露点法；）露点法； 4）干湿球法；）干湿球法； 5）吸湿法。）吸湿法。 双压法、双温法是基于热力学双压法、双温法是基于热力学P P、V V、T T平衡原理，平衡时平衡原理，平衡时 间较长，分流法是基于绝对湿气和绝对干空气的精确混合。间较长，分流法是基于绝对湿气和绝对干空气的精确混合。 由于采用了现代测控手段，这些设备可以做得相当精密，却由于采用了现代测控手段，这些设备可以做得相当精密，却 因设备复杂，昂贵，运作费时费工，主要作为标准计量之用，因设备复杂，昂贵，运作费时费工，主要作为标准计量之用， 其测量精度可达其测量精度可达2%2%以上。以上。 静态法中的饱和盐法，是湿度测量中最常见

17、的方法，简单静态法中的饱和盐法，是湿度测量中最常见的方法，简单 易行。但饱和盐法对液、气两相的平衡要求很严，对环境温易行。但饱和盐法对液、气两相的平衡要求很严，对环境温 度的稳定要求较高。用起来要求等很长时间去平衡，低湿点度的稳定要求较高。用起来要求等很长时间去平衡，低湿点 要求更长。特别在室内湿度和瓶内湿度差值较大时，每次开要求更长。特别在室内湿度和瓶内湿度差值较大时，每次开 启都需要平衡启都需要平衡6 68 8小时。小时。 露点法露点法是测量湿空气达到饱和时的温度，是热力学的直是测量湿空气达到饱和时的温度，是热力学的直 接结果，准确度高，测量范围宽。计量用的精密露点仪准接结果，准确度高，测

18、量范围宽。计量用的精密露点仪准 确度可达确度可达0.20.2甚至更高。但用现代光甚至更高。但用现代光电原理的冷镜式电原理的冷镜式 露点仪价格昂贵，常和标准湿度发生器配套使用。露点仪价格昂贵，常和标准湿度发生器配套使用。 干湿球法干湿球法是是1818世纪就发明的测湿方法。世纪就发明的测湿方法。历史悠久，使用历史悠久，使用 最普遍。最普遍。干湿球法是一种间接方法，它用干湿球方程换算干湿球法是一种间接方法，它用干湿球方程换算 出湿度值，而此方程是有条件的：即在湿球附近的风速必出湿度值，而此方程是有条件的：即在湿球附近的风速必 需达到需达到2.5m/s2.5m/s以上。普通用的干湿球温度计将此条件简化

19、以上。普通用的干湿球温度计将此条件简化 了，所以其准确度只有了，所以其准确度只有57%RH,57%RH,干湿球也不属于静态法，不干湿球也不属于静态法，不 要简单地认为只要提高两支温度计的测量精度就等于提高要简单地认为只要提高两支温度计的测量精度就等于提高 了湿度计的测量精度。了湿度计的测量精度。 吸湿法吸湿法：电子式湿度传感器产品及湿度测量属于：电子式湿度传感器产品及湿度测量属于9090年代年代 兴起的行业兴起的行业, , 近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得 了长足进步。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、了长足进步。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集

20、成化、 智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度 测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的 水平。水平。 6.2 干湿球湿度计 1）干湿球湿度检测是根据）干湿球湿度检测是根据干湿球温度差效应干湿球温度差效应原理进行湿度测量。原理进行湿度测量。 2）干湿球温度差效应）干湿球温度差效应是指在潮湿物体表面的水分蒸发而冷却的是指在潮湿物体表面的水分蒸发而冷却的 效应，冷却的程度取决于周围空气的相对湿度效应，冷却的程度取决于周围空气的相对湿度、大气压力、大气压力B以以 及风速。及风速。

21、 3）当大气压力）当大气压力B和风速和风速v 不变时，利用被测空气相应于湿球温不变时，利用被测空气相应于湿球温 度下饱和水蒸气压力和干球温度下的水蒸气分压力之差，与干度下饱和水蒸气压力和干球温度下的水蒸气分压力之差，与干 湿球温度之差之间存在的数量关系确定空气湿度。湿球温度之差之间存在的数量关系确定空气湿度。 测量空气的干、湿球温度，就可以在测量空气的干、湿球温度，就可以在h-d图中查出图中查出; 根据干球温度和干、湿球温差从根据干球温度和干、湿球温差从“通风干湿表用相对湿度表通风干湿表用相对湿度表” 中查出相对湿度中查出相对湿度。 其数量关系的数学表达式为：其数量关系的数学表达式为： Pb,

22、sPn = A(ws)B 式中，式中，Pb,s 湿球温度下饱和水蒸气压力；湿球温度下饱和水蒸气压力； Pn 空气中水蒸气分压力；空气中水蒸气分压力； w、s 分别为空气的干、湿球温度；分别为空气的干、湿球温度； B 大气压力。大气压力。 A 与风速有关的系数；与风速有关的系数； 通风速度通风速度影响系数影响系数A。 湿球温度湿球温度造成系数造成系数A的变的变 化。化。 辐射辐射造成系数造成系数A的误差的误差 系数系数A是湿球直径、通是湿球直径、通 风速度、温度、压力、风速度、温度、压力、 和气流中水分含量的函和气流中水分含量的函 数，严格来说随每支具数，严格来说随每支具 体的干湿球及其所处的体

23、的干湿球及其所处的 热力学和动力学状态不热力学和动力学状态不 同而异。同而异。 将上式代入前式，可得相对湿度计算公式为：将上式代入前式，可得相对湿度计算公式为： 根据根据w、s分别对应有确定的分别对应有确定的Pb、Pb,s值，所值，所 以根据干、湿球温度计的读数差，即可由上式确以根据干、湿球温度计的读数差，即可由上式确 定被测空气的相对湿度。定被测空气的相对湿度。 bsws bb P AB100% PP 一、普通干湿球温度计一、普通干湿球温度计 由两支相同的温度计组成，其中一由两支相同的温度计组成，其中一 支温度计的温包部包有潮湿的纱布，支温度计的温包部包有潮湿的纱布， 即湿球温度计，干湿球温

24、度计装置即湿球温度计，干湿球温度计装置 在同一支架上。湿球温度计的球部在同一支架上。湿球温度计的球部 表面潮湿纱布中的水分不断进行蒸表面潮湿纱布中的水分不断进行蒸 发，而水分的蒸发强度则仅据周围发，而水分的蒸发强度则仅据周围 空气的气象条件而定。当空气的相空气的气象条件而定。当空气的相 对湿度愈低，湿球温度计上的水分对湿度愈低，湿球温度计上的水分 蒸发愈强，湿球温度就愈低，干、蒸发愈强，湿球温度就愈低，干、 湿球温差就愈大；反之，周围空气湿球温差就愈大；反之，周围空气 的相对湿度愈高，干、湿球温度差的相对湿度愈高，干、湿球温度差 就愈小。就愈小。 干干 球球 温温 度度 计计 湿湿 球球 温温

25、 度度 计计 刻度盘刻度盘纱布纱布水槽水槽 特点特点 无风速控制，无屏蔽辐射无风速控制，无屏蔽辐射 水易污染水易污染 测量误差较大测量误差较大 注意：注意： 湿球温度计安装时，要求温度计的球部离开水湿球温度计安装时，要求温度计的球部离开水 杯上沿至少杯上沿至少23cm， 应使湿球温度计周围空气流速保持在应使湿球温度计周围空气流速保持在2.5m/s以以 上，使上，使A为常数。为常数。 通风干湿球温度计（阿斯曼）通风干湿球温度计（阿斯曼） 构造构造 温度计置于金属套管内温度计置于金属套管内; 采用铂电阻温度传感器；采用铂电阻温度传感器； 微型风机；微型风机； 特点特点 湿球附近风速固定在湿球附近风

26、速固定在2.5m/s 金属套管屏蔽辐射金属套管屏蔽辐射 数显电动通风干湿球湿度计测量精数显电动通风干湿球湿度计测量精 度大大提高，二级标准湿度计，干、度大大提高，二级标准湿度计，干、 湿球测量温度可达湿球测量温度可达0.08，相对，相对 湿度误差湿度误差2%RH TwTs 二、干湿球电信号传感器与温度计二、干湿球电信号传感器与温度计 干湿球电信号传感器是一种将温度参数转换成电信号的仪干湿球电信号传感器是一种将温度参数转换成电信号的仪 表表,也叫电动干湿球温度计。它和干湿球温度计的作用原理相同。也叫电动干湿球温度计。它和干湿球温度计的作用原理相同。 主要差别是干球和湿球用两支微型套管式镍电阻（或

27、其他电阻主要差别是干球和湿球用两支微型套管式镍电阻（或其他电阻 温度计）所代替。温度计）所代替。另外增加一个微型轴流通风机，以便在镍电另外增加一个微型轴流通风机，以便在镍电 阻周围造成一恒定风速的气流，此恒定气流速度一般为阻周围造成一恒定风速的气流，此恒定气流速度一般为2.5m/s 以上以上 ，提高测量精度。，提高测量精度。 6.3露点湿度计 基本原理基本原理：先测定露点温度：先测定露点温度l，然后确定对应，然后确定对应 于于l的的饱和蒸气压力饱和蒸气压力Pl。显然，。显然，Pl即为被测空气即为被测空气 的水蒸气压力的水蒸气压力Pn。故可用下式求出空气的相对。故可用下式求出空气的相对 湿度。湿

28、度。 %100 b l p p Pl对应被测湿度空气露点温度的饱和水蒸气压力；对应被测湿度空气露点温度的饱和水蒸气压力； Pb饱和水蒸气压力。饱和水蒸气压力。 露点温度的露点温度的测定方法测定方法，先把一物体表面加以冷却，一，先把一物体表面加以冷却，一 直冷却到与该表面相邻近的空气层中的水蒸气开始在直冷却到与该表面相邻近的空气层中的水蒸气开始在 表面上凝集成水分为止。开始凝集水分的瞬间，其邻表面上凝集成水分为止。开始凝集水分的瞬间，其邻 近空气层的温度，即为被测空气的露点温度。近空气层的温度，即为被测空气的露点温度。 保证露点法测量温度精确的关键，是如何精确地测定保证露点法测量温度精确的关键，

29、是如何精确地测定 水蒸气开始凝结的瞬间空气温度。水蒸气开始凝结的瞬间空气温度。 用于直接测量露点的仪表有经典的用于直接测量露点的仪表有经典的露点湿度计露点湿度计与与光电光电 式湿度计式湿度计等。等。 概念：露点温度概念：露点温度是指被测湿空气冷却到水蒸气达到饱是指被测湿空气冷却到水蒸气达到饱 和状态并开始凝结出水分的对应温度。和状态并开始凝结出水分的对应温度。 露点湿度计露点湿度计 由一个镀镍的黄铜盒，盒中插着一由一个镀镍的黄铜盒，盒中插着一 支温度计和一个鼓气橡皮球等组成；支温度计和一个鼓气橡皮球等组成； 测量时在黄铜盒中注入乙醚的溶液，测量时在黄铜盒中注入乙醚的溶液， 然后用橡皮鼓气球将空

30、气打入黄铜然后用橡皮鼓气球将空气打入黄铜 盒中，并由另一管口排出，使乙醚盒中，并由另一管口排出，使乙醚 得到较快速度的蒸发，当乙醚蒸发得到较快速度的蒸发，当乙醚蒸发 时即吸收了乙醚自身热量使温度降时即吸收了乙醚自身热量使温度降 低，当空气中水蒸气开始在镀镍黄低，当空气中水蒸气开始在镀镍黄 铜盒外表面凝结时，插入盒中的温铜盒外表面凝结时，插入盒中的温 度计读数就是空气的露点；度计读数就是空气的露点； 测出露点以后，再从水蒸气表中查测出露点以后，再从水蒸气表中查 出露点温度的水蒸气饱和压力出露点温度的水蒸气饱和压力Pl和干和干 球温度下饱和水蒸气的压力球温度下饱和水蒸气的压力Pb，就，就 能算出空

31、气的相对湿度。能算出空气的相对湿度。 露点湿度计露点湿度计 充满乙充满乙 醚溶液醚溶液 主要缺点：主要缺点： 当冷却表面上出现当冷却表面上出现 露珠的瞬间，需立露珠的瞬间，需立 即测定表面温度，即测定表面温度， 但一般不易测准，但一般不易测准， 而容易造成较大的而容易造成较大的 测量误差。测量误差。 光电式露点湿度计光电式露点湿度计 光电式露点湿度计是使用光电式露点湿度计是使用光电原理光电原理直接测量直接测量 气体露点温度的一种电测法湿度计。其测量气体露点温度的一种电测法湿度计。其测量 准确度高，可靠性强，使用范围广，尤其适准确度高，可靠性强，使用范围广，尤其适 用于低温状态。用于低温状态。

32、影响测量影响测量 精度的因精度的因 素素：高度高度 光洁的露光洁的露 点镜；高点镜；高 精度的光精度的光 学与热电学与热电 制冷调节制冷调节 系统；采系统；采 样气体需样气体需 洁净。洁净。 露点测量中注意事项露点测量中注意事项 镜面污染对露点测量的影响镜面污染对露点测量的影响 在露点测量中，镜面污染是一个突出的问题，其影响主要表在露点测量中，镜面污染是一个突出的问题，其影响主要表 现在两个方面：一是拉乌尔效应，二是改变镜面本底放射水现在两个方面：一是拉乌尔效应，二是改变镜面本底放射水 平。平。 拉乌尔效应是由水溶性物质造成的。如果被测气体中携带这拉乌尔效应是由水溶性物质造成的。如果被测气体中

33、携带这 种物质种物质( (一般是可溶性盐类一般是可溶性盐类) )则镜面提前结露，使测量结果产则镜面提前结露，使测量结果产 生正偏差。若污染物是不溶于水的微粒，如灰尘等，则会增生正偏差。若污染物是不溶于水的微粒，如灰尘等，则会增 加本底的散射水平，从而使光电露点仪发生零点漂移；加本底的散射水平，从而使光电露点仪发生零点漂移； 一些沸点比水低的容易冷凝的物质一些沸点比水低的容易冷凝的物质( (例如有机物例如有机物) )的蒸气，不的蒸气，不 言而喻将对露点的测量产生干扰。因此，无论任何一种类型言而喻将对露点的测量产生干扰。因此，无论任何一种类型 的露点仪都应的露点仪都应防止污染镜面防止污染镜面； 一

34、般说来，工业流程气体分析污染的影响是比较严重的。但一般说来，工业流程气体分析污染的影响是比较严重的。但 即使是在纯气的测量中镜面的污染亦会随时间增加而积累。即使是在纯气的测量中镜面的污染亦会随时间增加而积累。 HNP-50型冷镜式露点仪型冷镜式露点仪 技术指标技术指标 露点温度测量范围：露点温度测量范围：- 65 20 最大制冷温差最大制冷温差 ： 105 露点温度测试准确度露点温度测试准确度 DEW 0.3 PPM/V ( 换算精度换算精度0.1% ) RH( 换算精度换算精度 0.1% ) 显示灵敏度：显示灵敏度： 0.1 样气压力：样气压力： 0.1 MPa/cm2 样气流量样气流量 ：

35、 0.4 -1.0Lmin 显示器：显示器： 16 x 2 液晶屏液晶屏 额定工作电压：额定工作电压： 220VAC 50Hz 外形尺寸（外形尺寸（W）360 x（D）350 x （H）135mm 重量：重量： 8.6Kg 便携式温湿度露点测量仪便携式温湿度露点测量仪 只要计算机与测量仪相连，可随时将温湿度露点值通过串口存只要计算机与测量仪相连，可随时将温湿度露点值通过串口存 入计算机的数据库中。还可以定时自动导入数据。入计算机的数据库中。还可以定时自动导入数据。 能够把温湿度露点以曲线的形式显示出来，选择历史数据曲线（几年数据能够把温湿度露点以曲线的形式显示出来，选择历史数据曲线（几年数据

36、曲线），也可以选择最近几天或几个月的数据曲线，可以任意选择。测量曲线），也可以选择最近几天或几个月的数据曲线，可以任意选择。测量 仪和测量参数可任意选择。选中那一部分参数，曲线就显示那一部分参数仪和测量参数可任意选择。选中那一部分参数，曲线就显示那一部分参数 的图形，本控件还具有对曲线的处理功能，控件有图形缩放、移动图形、的图形，本控件还具有对曲线的处理功能，控件有图形缩放、移动图形、 查看图形数据、打印等功能。查看图形数据、打印等功能。 6.4电子式湿度计 适用场合：适用场合：洁净及常温场合使用；洁净及常温场合使用； 年漂移量：年漂移量：一般为一般为2%左右，甚至更高；左右，甚至更高； 有效

37、使用年限：有效使用年限：一次标定的有效使用时间为一次标定的有效使用时间为1 年或年或2年；年； 比较：比较：一般而言，电子式湿度传感器的长期稳一般而言，电子式湿度传感器的长期稳 定性和使用寿命不如干湿球湿度传感器。定性和使用寿命不如干湿球湿度传感器。 6.4.1 氯化锂电阻湿度传感器氯化锂电阻湿度传感器 1）物性：）物性：是一种在大气中不分解、不挥发，也不变质而具有是一种在大气中不分解、不挥发，也不变质而具有 稳定的离子型无机盐类；稳定的离子型无机盐类； 2）原理：）原理：其其吸湿量与空气的相对湿度成一定函数关系吸湿量与空气的相对湿度成一定函数关系，随着，随着 空气相对湿度的增减变化，氯化锂吸

38、湿量也随之变化。只有当空气相对湿度的增减变化，氯化锂吸湿量也随之变化。只有当 它的蒸气压等于周围空气的水蒸气分压力时才处于平衡状态；它的蒸气压等于周围空气的水蒸气分压力时才处于平衡状态； 随着空气相对湿度的增加，氯化锂的吸湿量也随之增加随着空气相对湿度的增加，氯化锂的吸湿量也随之增加，从而，从而 使氯化锂中导电的离子数也随之增加，最后导致它的使氯化锂中导电的离子数也随之增加，最后导致它的电阻减小电阻减小。 当氯化锂的蒸气压高于空气中的水蒸气分压力时，氯化锂放出当氯化锂的蒸气压高于空气中的水蒸气分压力时，氯化锂放出 水分，导致电阻增大。氯化锂电阻湿度传感器就是根据这个原水分，导致电阻增大。氯化锂

39、电阻湿度传感器就是根据这个原 理制成的。理制成的。 *属于属于吸湿法吸湿法测量测量 *氯化锂的吸湿特氯化锂的吸湿特 性和吸湿后电阻性和吸湿后电阻 变化特性变化特性 氯化锂电阻湿度传感器分氯化锂电阻湿度传感器分梳状梳状和和柱状柱状 一、传感器一、传感器 在聚碳酸酯基片上制成一对梳状金电在聚碳酸酯基片上制成一对梳状金电 极，然后浸涂溶于聚乙烯醇的氯化锂极，然后浸涂溶于聚乙烯醇的氯化锂 胶状溶液，其表面再涂上一层多孔性胶状溶液，其表面再涂上一层多孔性 保护膜而成。氯化锂是潮解性盐，这保护膜而成。氯化锂是潮解性盐，这 种电解质溶液形成的薄膜能随着空气种电解质溶液形成的薄膜能随着空气 中水蒸汽的变化而吸

40、湿或脱湿。感湿中水蒸汽的变化而吸湿或脱湿。感湿 膜的电阻随空气相对湿度变化而变化，膜的电阻随空气相对湿度变化而变化， 当空气中湿度增加时，感湿膜中盐的当空气中湿度增加时，感湿膜中盐的 浓度降低。浓度降低。 梳状梳状 传感器使用交流电桥测量其阻值，传感器使用交流电桥测量其阻值，不允许用直流电源不允许用直流电源，以，以 防氯化锂溶液发生电解。防氯化锂溶液发生电解。最高使用温度最高使用温度55，当大于，当大于55 时，氯化锂溶液将蒸发。使用环境应保持空气清洁，无粉时，氯化锂溶液将蒸发。使用环境应保持空气清洁，无粉 尘、纤维等。尘、纤维等。 氯化锂传感器的测湿范围与所涂氯化锂浓度及其它成分有关。氯化锂

41、传感器的测湿范围与所涂氯化锂浓度及其它成分有关。 采用某一浓度制作的元件在其有效的感湿范围内，其电阻值采用某一浓度制作的元件在其有效的感湿范围内，其电阻值 随周围空气相对湿度的变化符合指数关系。当湿度低于其有随周围空气相对湿度的变化符合指数关系。当湿度低于其有 效的感湿范围时，其阻值迅速增加，趋于无限大；而当高于效的感湿范围时，其阻值迅速增加，趋于无限大；而当高于 该范围时，其阻值变得非常小，乃至趋于零。该范围时，其阻值变得非常小，乃至趋于零。 每一传感器的测量范围较窄，故应按照测量范围的要求，选每一传感器的测量范围较窄，故应按照测量范围的要求，选 用相应的量程。为扩大测量范围，可采用多片组合

42、传感器。用相应的量程。为扩大测量范围，可采用多片组合传感器。 R1R2R3R4 rrrr A B RAB=f() 7595%5575%3555% 1535% 氯化锂传感器氯化锂传感器 测测 量量 电电 桥桥 合成、放合成、放 大、检波大、检波 电压电电压电 流转换流转换 器器 热敏电阻热敏电阻 放大、检放大、检 波波 电压电电压电 流转换流转换 器器 二、变送器二、变送器 将氯化锂湿度测头接入将氯化锂湿度测头接入交流电桥交流电桥，此电桥将传感器的电阻信号，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

43、定函数关系的直流电压，再经电压湿度成一定函数关系的直流电压，再经电压- -电流转换器转换电流转换器转换 成标准成标准4 420mA20mA的电流信号。的电流信号。 420mA 420mA 温、湿度变送器输出的标准信号，便于远距离传送、记录和调温、湿度变送器输出的标准信号，便于远距离传送、记录和调 节，测量和调节精度高，常用于高精度的温、湿度测量和调节节，测量和调节精度高，常用于高精度的温、湿度测量和调节 系统。系统。 三、新型氯化锂湿度传感器三、新型氯化锂湿度传感器 u优点：长期工作稳定性好，制作湿度测量仪时会优点：长期工作稳定性好，制作湿度测量仪时会 有较高的精度，响应迅速。有较高的精度，响

44、应迅速。 u缺点：有结露时易失效。缺点：有结露时易失效。 u它特别适合空调系统使用。它特别适合空调系统使用。 注意注意： v 为了避免氯化锂溶液发生电解，电极两端为了避免氯化锂溶液发生电解，电极两端 应接交流电。应接交流电。 v 量程窄，一般为量程窄，一般为15%20%RH，例如，例如， 0 . 0 5 % 的 浓 度 对 应 感 湿 范 围 为的 浓 度 对 应 感 湿 范 围 为 8 0 % - 100%RH，0.2%的浓度对应的感湿范围为的浓度对应的感湿范围为 60%-80%RH。 v 环境温度对输出影响较大，因此要进行温环境温度对输出影响较大，因此要进行温 度补偿。度补偿。 v 最高使

45、用温度最高使用温度5555，当大于，当大于5555，氯化锂，氯化锂 溶液容易蒸发。溶液容易蒸发。 6.4.2 高分子湿度传感器高分子湿度传感器 是一个电容器；是一个电容器； 在高分子薄膜上的电极是很在高分子薄膜上的电极是很 薄的金属微孔蒸发膜，水分子薄的金属微孔蒸发膜，水分子 可通过两端的电极被高分子薄可通过两端的电极被高分子薄 膜吸附或释放；膜吸附或释放； 随着这种水分子吸附或释放，随着这种水分子吸附或释放， 高分子薄膜的介电系数将发生高分子薄膜的介电系数将发生 相应的变化；相应的变化； 因为介电系数随空气中的相因为介电系数随空气中的相 对湿度变化而变化，所以只要对湿度变化而变化，所以只要

46、测定电容就可测得相对湿度。测定电容就可测得相对湿度。 dSC/ 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。下，当介电常数发生变化时将引起电容值的变化。 一、电容式：一、电容式： 高分子电容式湿度传感器结构图高分子电容式湿度传感器结构图 特点特点：迅速吸湿、脱湿，滞后小，响应快，不：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，受气流速度影响，测量范围宽，抗污染能力强， 稳定性好。稳定性好。 80 相对湿度 (%RH) 20 190 04060 电容c

47、(pF) 210 200 220 100 高分子电容式湿度传感器电容值与相对湿度的关系高分子电容式湿度传感器电容值与相对湿度的关系 HMD60Y温湿度变送器温湿度变送器 测量系统接线图测量系统接线图变送器接线图变送器接线图 接通电源后 电压电流 电流和相对湿度成线性比例关系：电流和相对湿度成线性比例关系：420mA对应于对应于0 100 二、电阻式二、电阻式 材料：材料：高分子固体电解质材料制作感湿膜；高分子固体电解质材料制作感湿膜； 工作过程：工作过程：由于膜中的可动离子而产生导电性，由于膜中的可动离子而产生导电性， 随着湿度的增加，其电离作用增强，使可动离子的随着湿度的增加，其电离作用增强

48、，使可动离子的 浓度增大，电极间的电阻值减小；当湿度减小时，浓度增大，电极间的电阻值减小；当湿度减小时， 电离作用也随之减弱，可动离子的浓度也减小，电电离作用也随之减弱，可动离子的浓度也减小，电 极间的电阻值增大；极间的电阻值增大； 工作原理：工作原理：湿度传感器对水分子的吸附和释放情湿度传感器对水分子的吸附和释放情 况，可通过电极间电阻值的变化检测出来，从而得况，可通过电极间电阻值的变化检测出来，从而得 到相应的湿度值。到相应的湿度值。 使用高分子固体电解质材料使用高分子固体电解质材料 制作感湿膜，当相对湿度大时，制作感湿膜，当相对湿度大时， 膜中的可移动离子浓度增大，膜中的可移动离子浓度增

49、大， 电阻减少，当相对湿度降低时，电阻减少，当相对湿度降低时， 膜中的可运动离子浓度减少，膜中的可运动离子浓度减少， 电阻阻值增大。这样可通过电电阻阻值增大。这样可通过电 极间的电阻值的变化测量相对极间的电阻值的变化测量相对 湿度。湿度。 20 C 相对湿度 (%RH) 10 0206040 10 电阻 R ( ) 10 10 10 10080 高分子电阻式湿度传感器电阻与相对湿度的关系高分子电阻式湿度传感器电阻与相对湿度的关系 HPR-MQ-M52R （M52RM52R）是一款环保型）是一款环保型 的高分子湿度传感器。的高分子湿度传感器。 在空调、加湿器、除湿在空调、加湿器、除湿 机等民用家

50、电产品中得机等民用家电产品中得 到了广泛的应用。到了广泛的应用。 三、三、 金属氧化物湿度传感器金属氧化物湿度传感器 （一）金属氧化物陶瓷湿度传感器（一）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。 1 1、类别：、类别：MgCrMgCr2 2O O4 4- - TiOTiO2 2陶瓷湿度传感器、陶瓷湿度传感器、 NiONiO陶瓷湿度传感器陶瓷湿度传感器。 特点：特点：工作范围宽、稳定性好、寿命长、耐环境能力强工作范围宽、稳定性好、寿命长、耐环境能力强 2 2、主要特性与性能：、主要特性与性能： （1 1）电阻一湿

51、度特性）电阻一湿度特性 MgCrMgCr2 2O O4 4TiOTiO2 2系陶瓷湿度传感器的电阻一湿度特性，随着相系陶瓷湿度传感器的电阻一湿度特性，随着相 对湿度的增加，电阻值急骤下降，基本按指数规律下降。在单对对湿度的增加，电阻值急骤下降，基本按指数规律下降。在单对 数的坐标中，电阻数的坐标中，电阻湿度特性近似呈线性关系。当相对湿度由湿度特性近似呈线性关系。当相对湿度由0 0变变 为为100100RHRH时，阻值从时，阻值从10107 7下降到下降到10104 4，即变化了三个数量级。，即变化了三个数量级。 20406080100 103 104 105 106 107 108 相对湿度/

52、% R/ （2 2）电阻）电阻温度特性温度特性 在不同的温度环境下，测量陶瓷湿度传感器的电阻在不同的温度环境下，测量陶瓷湿度传感器的电阻湿度特湿度特 性。从图可见，从性。从图可见，从2020到到8080各条曲线的变化规律基本一致，具各条曲线的变化规律基本一致，具 有负温度系数，其感湿负温度系数为有负温度系数，其感湿负温度系数为0.380.38RHRH。如果要求精。如果要求精 确的湿度测量，需要对湿度传感器进行温度补偿。确的湿度测量，需要对湿度传感器进行温度补偿。 20406080100 103 104 105 106 107 108 相对湿度/% 20 40 60 80 R/ MgCr2O4-

53、TiO2系湿度传感器的电阻温度特性 MgCr2O4-TiO2系湿度传感器的时间响应特性 20 40 60 80 100 0102030 94%RH 50%RH 1%RH 50%RH t /s %RH （3 3）响应时间）响应时间 响应时间特性如图。根据响应时间的规定，从图中可知，响响应时间特性如图。根据响应时间的规定，从图中可知，响 应时间小于应时间小于10s10s。 （4 4）稳定性）稳定性 制成的制成的MgCrMgCr2 2O O4 4-TiO-TiO2 2系陶瓷类湿度传感器，需要实验：高温系陶瓷类湿度传感器，需要实验：高温 负荷实验负荷实验( (大气中，温度大气中，温度150150，交流

54、电压，交流电压5V5V，时间，时间10104 4h)h)；高温；高温 高湿负荷试验高湿负荷试验( (湿度大于湿度大于9595RHRH，温度，温度6060，交流电压，交流电压5V5V，时间，时间 10104 4h)h)；常温常湿试验；常温常湿试验 湿度湿度(10(1090)90)RHRH，温度，温度( (1010 40)40)；油气循环试验；油气循环试验( (油蒸气油蒸气加热清洗循环加热清洗循环2525万次，交流电万次，交流电 压压5V)5V)。经过以上各种试验，大多数陶瓷湿度传感器仍能可靠地。经过以上各种试验，大多数陶瓷湿度传感器仍能可靠地 工作，说明稳定性比较好。工作，说明稳定性比较好。 2

55、 2、NiONiO陶瓷湿度传感器陶瓷湿度传感器 NiO陶瓷湿度传感器结构及外形陶瓷湿度传感器结构及外形 1-外壳外壳 2-过滤层过滤层 3-孔状电极孔状电极 4-NiO陶瓷陶瓷 5-引线引线 （二）金属氧化物膜湿度传感器（二）金属氧化物膜湿度传感器 v 原理：原理：将调制好的将调制好的 金属氧化物的糊状物金属氧化物的糊状物 加工在陶瓷基片及电加工在陶瓷基片及电 极上，采用烧结或烘极上，采用烧结或烘 干的方法使之固化成干的方法使之固化成 膜。这种膜的含湿量膜。这种膜的含湿量 随着外界空气的含湿随着外界空气的含湿 量的变化而变化，含量的变化而变化，含 湿量的变化又引起电湿量的变化又引起电 阻阻值的变化，通过阻阻值的变化，通过 测量电阻之