露點(diǎn)儀詳解

便攜露點(diǎn)儀

在冬天，我們會(huì)看到一種常見現(xiàn)象，由于室外溫度較低，室內(nèi)較濕熱的空氣會(huì)在窗玻璃上結(jié)露，使窗玻璃模糊一片。假如我們?cè)僮屑?xì)觀測(cè)并研究下去，如果在室內(nèi)開啟除濕器，把室內(nèi)的濕氣逐步去除，那么盡管室外還是同樣的溫度，而我們會(huì)發(fā)現(xiàn)窗玻璃上的露水會(huì)慢慢消去，窗玻璃重又露出透明光潔的本質(zhì)。

假如這時(shí)室外溫度又下降了，那么溫度降到一定程度時(shí)，盡管除濕器已使室內(nèi)空氣十分干燥，但在窗玻璃上仍會(huì)出現(xiàn)模糊的露層。這一現(xiàn)象說明，玻璃上的結(jié)露溫度與玻璃所在的環(huán)境氣氛的含水量有關(guān)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這關(guān)系是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，即每一個(gè)結(jié)露溫度（我們稱之為露點(diǎn)溫度）對(duì)應(yīng)環(huán)境氣氛的一個(gè)含水量值。

露點(diǎn)可以簡(jiǎn)單地理解為使氣體中水蒸汽含量達(dá)到飽和狀態(tài)的溫度，是表示氣體絕對(duì)濕度的方式之一；由此可見，露點(diǎn)溫度是度量氣體水分含量的一種單位制。露點(diǎn)分析儀就是基于這種單位制而測(cè)量氣體中絕對(duì)水分含量的儀器。

精密露點(diǎn)顯示儀

綜上所述，露點(diǎn)儀測(cè)量的對(duì)象離不開氣體，而相應(yīng)的氣體不外乎三個(gè)用途：動(dòng)力氣體、介質(zhì)氣體和環(huán)境氣體。

動(dòng)力氣體作為一種動(dòng)力源，供給氣動(dòng)儀表和氣動(dòng)設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域和有特殊防爆要求的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。

介質(zhì)氣體作為一種工藝介質(zhì)，或參與工藝反應(yīng)，或作為保護(hù)性氣體，或作為標(biāo)準(zhǔn)氣體，廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)中相應(yīng)的生產(chǎn)過程中環(huán)境氣體作為一種工藝環(huán)境，廣泛地應(yīng)用民用工業(yè)和軍事工業(yè)的相關(guān)工藝環(huán)境中。

露點(diǎn)儀的誕生是企業(yè)為了要控制氣體中的水分含量，企業(yè)要得到高質(zhì)量的產(chǎn)品或使設(shè)備正常地運(yùn)行，在許多諸如石化、電力、電子、航空航天、冶金、紡織等行業(yè)，必須對(duì)濕度嚴(yán)格控制，而隨著科技的進(jìn)步，產(chǎn)品質(zhì)量越來越高，對(duì)適度的要求隨之也越來越高。

因而，濕度測(cè)量已逐漸成為一個(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域，在86年我國(guó)正式成立了濕度與水分專業(yè)委員會(huì)，并開展了多次學(xué)術(shù)交流會(huì)，濕度的一些計(jì)量檢定規(guī)程也逐步建立。根據(jù)有關(guān)規(guī)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(diǎn)及相對(duì)濕度等。習(xí)慣上以露點(diǎn)-20℃為界，把所測(cè)氣體分為高濕度氣體與低濕度氣體（即微量水），這里重點(diǎn)介紹低濕度氣體的測(cè)量。

鏡面式

不同水分含量的氣體在不同溫度下的鏡面上會(huì)結(jié)露。采用光電檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)出露層并測(cè)量結(jié)露時(shí)的溫度，直接顯示露點(diǎn)。鏡面制冷的方法有：半導(dǎo)體制冷、液氮制冷和高壓空氣制冷。鏡面式露點(diǎn)儀采用的是直接測(cè)量方法，在保證檢露準(zhǔn)確、鏡面制冷高效率和精密測(cè)量結(jié)露溫度前提下，該種露點(diǎn)儀可作為標(biāo)準(zhǔn)露點(diǎn)儀使用。國(guó)際上最高精度達(dá)到±0.1℃(露點(diǎn)溫度)，一般精度可達(dá)到±0.5℃以內(nèi)。

電傳感器式露點(diǎn)儀

采用親水性材料或憎水性材料作為介質(zhì)，構(gòu)成電容或電阻，在含水分的氣體流經(jīng)后，介電常數(shù)或電導(dǎo)率發(fā)生相應(yīng)變化，測(cè)出當(dāng)時(shí)的電容值或電阻值，就能知道當(dāng)時(shí)的氣體水分含量。建立在露點(diǎn)單位制上設(shè)計(jì)的該類傳感器，構(gòu)成了電傳感器式露點(diǎn)分析儀。國(guó)際上最高精度達(dá)到±1.0℃(露點(diǎn)溫度)，一般精度可達(dá)到±3℃以內(nèi)。

電解法露點(diǎn)儀

利用五氧化二磷等材料吸濕后分解成極性分子，從而在電極上積累電荷的特性，設(shè)計(jì)出建立在絕對(duì)含濕量單位制上的電解法微水分儀。

晶體振蕩式露點(diǎn)儀

利用晶體沾濕后振蕩頻率改變的特性，可以設(shè)計(jì)晶體振蕩式露點(diǎn)儀。這是一項(xiàng)較新的技術(shù)，尚處于不十分成熟的階段。國(guó)外有相關(guān)產(chǎn)品，但精度較差且成本很高。

紅外露點(diǎn)儀

利用氣體中的水分對(duì)紅外光譜吸收的特性，可以設(shè)計(jì)紅外式露點(diǎn)儀。該儀器很難測(cè)到低露點(diǎn)，主要是紅外探測(cè)器的峰值探測(cè)率還不能達(dá)到微量水吸收的量級(jí)，還有氣體中其他成份含量對(duì)紅外光譜吸收的干擾。但這是一項(xiàng)很新的技術(shù)，對(duì)于環(huán)境氣體水分含量的非接觸式在線監(jiān)測(cè)具有重要的意義。

半導(dǎo)體傳感器

每個(gè)水分子都具有其自然振動(dòng)頻率，當(dāng)它進(jìn)入半導(dǎo)體晶格的空隙時(shí)，就和受到充電激勵(lì)的晶格產(chǎn)生共振，其共振頻率與水的摩爾數(shù)成正比。水分子的共振能使半導(dǎo)體結(jié)放出自由電子，從而使晶格的導(dǎo)電率增大，阻抗減小。利用這一特性設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體露點(diǎn)儀可測(cè)到-100℃露點(diǎn)的微量水分。

重量法

是一種經(jīng)典的測(cè)量方法。讓所測(cè)樣氣流經(jīng)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(yōu)點(diǎn)是精度高，最大允許誤差可達(dá)0.1%；缺點(diǎn)是具體操作比較困難，尤其是必須得到足夠量的吸收水質(zhì)量（一般不小于0.6克），這對(duì)于低濕度氣體尤其困難，必須加大樣氣流量，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致測(cè)量時(shí)間和誤差增大（測(cè)得的濕度不是瞬時(shí)值）。因而該方法只適合于測(cè)量露點(diǎn)-32℃以上的氣體，可以說市場(chǎng)上純粹利用該方法測(cè)濕度的儀器較少。

由以上分析可知，重量法的關(guān)鍵是怎樣精確測(cè)量干燥劑吸收的水分含量，因?yàn)橹苯訙y(cè)量比較困難，由此衍生了兩種間接測(cè)量吸收水含量的方法。

電解法

就是將干燥劑吸收的水分經(jīng)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(cè)該電流即可測(cè)得樣氣的濕度。該方法彌補(bǔ)了重量法的缺點(diǎn)，測(cè)量量程可達(dá)-80℃以下，且精度較好，價(jià)格便宜；缺點(diǎn)是電解池氣路需要在使用前干燥很長(zhǎng)時(shí)間，且對(duì)氣體的腐蝕性及清潔性要求較高。

振動(dòng)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(jù)該晶體吸收水分質(zhì)量不同時(shí)振動(dòng)頻率不同的特點(diǎn)，讓樣氣和標(biāo)準(zhǔn)干燥氣流經(jīng)該晶體，因而產(chǎn)生不同的振動(dòng)頻率差△f1和△f2，計(jì)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(yōu)點(diǎn)，且使用前勿須干燥。

冷鏡法

也是一種經(jīng)典的測(cè)量方法。讓樣氣流經(jīng)露點(diǎn)冷鏡室的冷凝鏡，通過等壓制冷，使得樣氣達(dá)到飽和結(jié)露狀態(tài)（冷凝鏡上有液滴析出），測(cè)量冷凝鏡此時(shí)的溫度即是樣氣的露點(diǎn)。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是精度高，尤其在采用半導(dǎo)體制冷和光電檢測(cè)技術(shù)后，不確定度甚至可達(dá)0.1℃；缺點(diǎn)是響應(yīng)速度較慢，尤其在露點(diǎn)-60℃以下，平衡時(shí)間甚至達(dá)幾個(gè)小時(shí)，而且此方法對(duì)樣氣的清潔性和腐蝕性要求也較高，否則會(huì)影響光電檢測(cè)效果或產(chǎn)生‘偽結(jié)露’造成測(cè)量誤差。

便攜露點(diǎn)儀

阻容法

是一種不斷完善的濕度測(cè)量方法。利用一個(gè)高純鋁棒，表面氧化成一層超薄的氧化鋁薄膜，其外鍍一層多空的網(wǎng)狀金膜，金膜與鋁棒之間形成電容，由于氧化鋁薄膜的吸水特性，導(dǎo)致電容值隨樣氣水分的多少而改變，測(cè)量該電容值即可得到樣氣的濕度。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量量程可更低，甚至達(dá)-100℃，另一突出優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度非?？?，從干到濕響應(yīng)一分鐘可達(dá)90%，因而多用于現(xiàn)場(chǎng)和快速測(cè)量場(chǎng)合；缺點(diǎn)是精度較差，不確定度多為±2～3℃。老化和漂移嚴(yán)重，使用3~6個(gè)月必須校準(zhǔn)。但隨著各廠家的不斷努力，該方法正在逐漸得到完善，例如，通過改變材料和提高工藝使得傳感器穩(wěn)定度大大提高，通過對(duì)傳感器響應(yīng)曲線的補(bǔ)償作到了飽和線性，解決了自動(dòng)校準(zhǔn)問題。

露點(diǎn)儀的選擇

露點(diǎn)儀（濕度儀器）測(cè)量的方法可謂五花八門，其性能與價(jià)格也相差懸殊，如何選擇一款適合自己使用的露點(diǎn)儀是重中之重，選擇露點(diǎn)儀時(shí)不但要考慮到性能和價(jià)格，還應(yīng)該考慮到儀器使用的場(chǎng)合和所測(cè)氣體的種類及腐蝕性等。我們列舉了一些基本原則，在此基礎(chǔ)上您也可以聯(lián)系維科美拓的專家進(jìn)行咨詢。