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露点仪

08-17 来自:西安英 恒仪器仪表有限公司
露点仪 是能直接测出的仪器。使一个 镜面处在样品湿空气中降温,直到镜面上隐现露滴(或冰晶)的瞬间,测出镜面平均温度,即为露(霜)点温度。它测湿精度高,但需光 洁度很高的镜面,精度很高的温控系统,以及灵 敏度很高的露滴(冰晶)的光学探测系统。使用时 必须使吸入样本空气的管道保持清洁,否则管 道内的杂质将吸收或放出水分造成测量误差。

1简介

在冬天,我们会 看到一种常见现象,由于室外温度较低,室内较 湿热的空气会在窗玻璃上结露,使窗玻璃模糊一片。假如我 们再仔细观测并研究下去,如果在室内开启,把室内 的湿气逐步去除,那么尽 管室外还是同样的温度,而我们 会发现窗玻璃上的露水会慢慢消去,窗玻璃 重又露出透明光洁的本质。假如这 时室外温度下降了,那么温 度降到一定程度时,尽管除 湿器已使室内空气十分干燥,但在窗 玻璃上仍会出现模糊的露层。这一现象说明,玻璃上 的结露温度与玻璃所在的环境气氛的含水量有关,进一步研究发现,这关系 是一一对应关系,即每一个结露温度(我们称之为温度)对应环 境气氛的一个含水量值。露点可 以简单地理解为使气体中水蒸汽含量达到饱和状态的温度,是表示 气体绝对湿度的方式之一;由此可见,露点温 度是度量气体水份含量的一种单位制。露点分 析仪就是基于这种单位制而测量气体中绝对水份含量的仪器。
2湿度测量

电解法露点仪
利用五 氧化二磷等材料吸湿后分解成极性分子,从而在 电极上积累电荷的特性,设计出 建立在绝对含湿量单位制上的电解法微水份仪。
晶体振荡式露点仪
利用晶 体沾湿后振荡频率改变的特性,可以设 计晶体振荡式露点仪。这是一项较新的技术,尚处于 不十分成熟的阶段。国外有相关产品,但精度 较差且成本很高。

红外露点仪

利用气 体中的水份对红外光谱吸收的特性,可以设 计红外式露点仪。该仪器 很难测到低露点,主要是 红外探测器的峰值探测率还不能达到微量水吸收的量级,还有气 体中其他成份含量对红外光谱吸收的干扰。但这是 一项很新的技术,对于环 境气体水份含量的非接触式在线监测具有重要的意义。


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,最大允许误差可达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,必须加大样气流量,结果会 导致测量时间和误差增大(测得的 湿度不是瞬时值)。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 的关键是怎样精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。

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。采用该 方法的仪器较多。
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,且使用前无须干燥。

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。

阻容法

是一种 不断完善的湿度测量方法。利用一个高纯铝棒,表面氧 化成一层超薄的氧化铝薄膜,其外镀 一层多空的网状金膜,金膜与 铝棒之间形成电容,由于氧 化铝薄膜的吸水特性,导致电 容值随样气水分的多少而改变,测量该 电容值即可得到样气的湿度。该方法 的主要优点是测量量程可更低,甚至达-100℃,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;缺点是精度较差,不确定度多为±2~3℃。老化和漂移严重,使用3~6个月必须校准。随着各 厂家的不断努力,该方法 正在逐渐得到完善,例如,通过改 变材料和提高工艺使得传感器稳定度大大提高,通过对 传感器响应曲线的补偿作到了饱和线性,解决了自动校准问题。

3选择仪器

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)国家级湿度基准: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。
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。
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,最好选用阻容法仪器,
4)连续在线监测:如果精度要求不太高,可选用阻容法仪器,如果精度要求较高,可选冷镜式仪表。
5)天然气防爆测量:在石化和天然气行业,我们都要求防爆处理,所以需 要有特定本安防爆的露点仪。
6)气体空 分行业露点测量:我们知道空分行业,一般要 求水分含量很低,露点在-70℃以下(1ppm级别),原理上 来说冷镜式露点仪、电解法露点仪、薄膜露 点仪都没法对低于-80℃的气体进行测量,所以还 是选择电容法原理的露点仪比较合适。

5测量注意

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。拉乌尔 效应是由水溶性物质造成的。


6仪器特点 
1、多种输出参数:显示多种湿度参数,比如露点/霜点温度、相对湿度、ppmv(湿气体积/干气体积)和环境温度
2、测量数据在LCD显示屏 上以数字或图形的方式显示,通过一 个按键就能把输出的读数转变为即时的图形
3、易于使用的用户界面,固定键指的是图形、保持/储存和记录键
4、可以记录现场数据,最多可达 2700 点,可配有尖端的MI70联接Windows软件程序
5、结构轻巧而坚固,有防水 和防尘的外壳保护,能在极 端恶劣的环境稳定地使用,适合各种场合
6、电池能 使仪表长时间在户外使用。

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