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露點(diǎn)儀的原理
一,、露點(diǎn)儀原理
1.鏡面式露點(diǎn)儀不同水份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,。目前上zui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),。
2.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，在含水份的氣體流經(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)的氣體水份含量,。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,。目前上zui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)。
3.電介法露點(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)出建立在含濕量單位制上的電解法微水份儀。目前上zui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),。
4.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),，目前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,。
5.紅外露點(diǎn)儀利用氣體中的水份對(duì)紅外光譜吸收的特性，可以設(shè)計(jì)紅外式露點(diǎn)儀,。目前該儀器很難測(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)境氣體水份含量的非接觸式在線監(jiān)測(cè)具有重要的意義。
6.半導(dǎo)體傳感器露點(diǎn)儀每個(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)的微量水份,。
二、市場(chǎng)上流行的幾種微量水測(cè)量方法及露點(diǎn)儀選型
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,，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,，zui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,。
A.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,。采用該方法的儀器較多，典型的是美國(guó)Edgetech公司的1-C型微水儀和杜邦公司的M303及國(guó)產(chǎn)的USI系列產(chǎn)品,。
B.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,。典型代表儀器是美國(guó)AMETEK公司的560B。
1.鏡面式露點(diǎn)儀不同水份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,。目前上zui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),。
2.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，在含水份的氣體流經(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)的氣體水份含量,。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,。目前上zui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)。
3.電介法露點(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)出建立在含濕量單位制上的電解法微水份儀。目前上zui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),。
4.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),，目前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,。
5.紅外露點(diǎn)儀利用氣體中的水份對(duì)紅外光譜吸收的特性，可以設(shè)計(jì)紅外式露點(diǎn)儀,。目前該儀器很難測(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)境氣體水份含量的非接觸式在線監(jiān)測(cè)具有重要的意義。
6.半導(dǎo)體傳感器露點(diǎn)儀每個(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)的微量水份,。
二、市場(chǎng)上流行的幾種微量水測(cè)量方法及露點(diǎn)儀選型
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,，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,，zui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,。
A.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,。采用該方法的儀器較多，典型的是美國(guó)Edgetech公司的1-C型微水儀和杜邦公司的M303及國(guó)產(chǎn)的USI系列產(chǎn)品,。
B.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,。典型代表儀器是美國(guó)AMETEK公司的560B。