湿度测量技术

2023/2/51空气湿度测量技术2023/2/52主要内容湿度的概念湿度测量方法2023/2/53一、湿度的概念1、绝对湿度2、相对湿度3、含湿量湿度是表示空气中水蒸汽含量多少的尺度。常用来表示空气湿度的方法有：绝对湿度、相对湿度和含湿量。2023/2/54知道被测空气的水蒸气分压力，及干球温度即可求得绝对湿度。每m3湿空气在标况下（0℃，1大气压）所含水蒸汽的重量，即水蒸气密度。单位为g/m3。由气体状态方程：1．绝对湿度2023/2/552．相对湿度相对湿度就是空气中水蒸汽分压力Pn与同温度下饱和水蒸汽分压力Pb之比值。2023/2/56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度及吸湿能力的大小。相对湿度表征湿空气中水蒸气接近饱和含量的程度。φ值小，说明湿空气饱和程度小，吸收水蒸气的能力强；φ值大则说明湿空气饱和程度大，吸收水蒸气的能力弱。2023/2/573．含湿量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。因为水蒸气与干空气均匀混合，故Vn=V，Tn=T，又：Rn=461，R=2872023/2/58所以，当大气压力为定值，含湿量是水蒸气分压力的函数。

2023/2/59二、湿度测量方法1、干湿球法测量干湿球温度来确定相对湿度2、露点法测量干球、露点温度来确定相对湿度3、吸湿法（电子传感器法）利用空气湿度与物质电阻或电容关系2023/2/5101．干湿球法

干湿球湿度计的基本原理为：当大气压力B和风速v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，与干湿球温度之差之间存在的数量关系确定空气湿度。

2023/2/511根据t、ts分别对应有确定的Pb、Pb,s值，所以根据干、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。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℃。2023/2/5121.1普通干湿球湿度计TwTs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：①湿球温度计安装时，要求温度计的球部离开水杯上沿至少2～3cm，②应使湿球温度计周围空气流通。2023/2/5131.2通风干湿球湿度计（阿斯曼）构造温度计置于金属套管内微型风机，通风风速特点湿球附近风速固定在不小于2.5m/s金属套管屏蔽辐射蒸馏水随时滴入TwTs2023/2/5142023/2/5151.3电动干湿球湿度计

为了能自动显示空气的相对湿度和远距离传送湿度信号，采用电动干湿球温度计。它的干湿球是用金属电阻（镍电阻）代替膨胀式温度计，并设置一个微型轴流风机，以便在热电阻周围造成不小于2.5m/s的风速，提高测量精度。

2023/2/516airinairout干球热电阻湿球热电阻2023/2/5172、露点法湿度测量基本原理：先测定露点温度tL，然后确定对应于tL的饱和水蒸气压力PL。显然，PL即为被测空气的水蒸气分压力Pn。测试基本方法：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。2023/2/518充满乙醚溶液主要缺点：当冷却表面上出现露珠的瞬间，需立即测定表面温度，但一般不易测准，而容易造成较大的测量误差。2.1露点湿度计2023/2/5192.2光电式露点湿度计光电式露点湿度计是使用光电原理直接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，尤其适用于低温状态。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。2023/2/520HNP-50型冷镜式露点仪露点温度测量范围：-65～20℃测试准确度：RH(换算精度0.1%)

显示灵敏度：±0.1℃样气流量：0.4-1.0L∕min2023/2/521某些物质放在空气中，其含湿量与空气的相对湿度有关；而含湿量大小又引起本身电阻的变化。因此可以通过这种传感器将空气相对湿度转换为其电阻值的测量。这种方法称为吸湿法湿度测量。3、吸湿法湿度传感器2023/2/522氯化锂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。其吸湿量与空气相对湿度成一定函数关系，随着空气相对湿度的增减变化，氯化锂吸湿量也随之变化。当氯化锂溶液吸收水汽后，使导电的离子数增加，因此导致电阻的降低；反之，则使电阻增加。氯化锂电阻湿度计的传感器就是根据这一原理工作的。3.1氯化锂电阻湿度计氯化锂电阻湿度传感器分梳状和柱状。在梳状或柱状电极间的电阻值的变化反映了空气相对湿度的变化。2023/2/523注意：为了避免氯化锂溶液发生电解，电极两端应接交流电。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%。环境温度对输出影响较大，因此要进行温度补偿。最高使用温度55℃，当大于55℃，氯化锂溶液容易蒸发。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。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。2023/2/524扩大氯化锂湿度计的测量范围R1R2R3R4rrrrABRAB=f()75~95%55~75%35~55%15~35%为扩大测量范围，可采用多片组合传感器。2023/2/525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。2023/2/5263.2高分子电阻湿度计

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。

2023/2/527HPR-MQ-M52R（M52R）是一款高分子湿度传感器。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。2023/2/5283.3金属氧化物陶瓷电阻湿度计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。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。

2023/2/5294、饱和盐溶液湿度校正装置

湿度计的标定与校正需要一个维持恒定相对湿度的校正装置，并且用一种可作为基准的方法去测定其中的相对湿度，再将被校正仪表放入此装置进行标定。2023/2/530关键：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。2023/2/5312023/2/532温度范围湿度范围精度响应时间(s)阿斯曼5~505~95%2~5%很长氯化锂电阻式5~5015~95%2~5%10，50高分子电容式5~5015~95%2~5%<10金属陶瓷电阻式0~605~90%2~5%<=3露点计-40~1000~100%1较短2023/2/533作业：1、什么是电容湿度计，有何特点？2、氯化锂露点湿度计测温原理，与氯化锂