各種濕度露點(diǎn)測量方法大比拼

 各種濕度露點(diǎn)測量方法及其優(yōu)缺點(diǎn)
     儀器測量原理濕度測量儀器從原理上可分為冷鏡式、*吸收電解式,、Al2O3電容式,、薄膜電容式、電阻式,、干濕球,、機(jī)械式。其中*吸收電解式微水儀,、Al2O3電容式露點(diǎn)儀一般用于低濕范圍的測量,，而電阻式、干濕球、機(jī)械式濕度計(jì)只能用于相對濕度的測量,，冷鏡式,、薄膜電容式（Vaisala公司的）濕度計(jì)則不僅能用于低濕的測量，還能用于中高濕,，即相對濕度的測量,。上述各種原理的儀器各有其優(yōu)缺點(diǎn)。其中冷鏡式露點(diǎn)儀是Z準(zhǔn)確,、*,、Z基本的測量方法，被廣泛地用于標(biāo)準(zhǔn)傳遞,，但其缺點(diǎn)是價(jià)格比較昂貴,，并需要有經(jīng)驗(yàn)的人操作及保養(yǎng)。

    1.1冷鏡式露點(diǎn)儀 

    1.1.1 測量原理被測濕氣進(jìn)入露點(diǎn)測量室時(shí)掠過冷鏡面,，當(dāng)鏡面溫度高于濕氣的露點(diǎn)溫度時(shí),，鏡面呈干燥狀態(tài)，此時(shí)光電檢露裝置中光源發(fā)出的光照在鏡面上,，幾乎*反射,，由光電傳感器感應(yīng)到并輸出光電信號，經(jīng)控制回路比較,、放大,、驅(qū)動(dòng)熱電泵，對鏡面致冷,。當(dāng)鏡面溫度降至濕氣露點(diǎn)溫度時(shí),，鏡面上開始結(jié)露（霜），光照在鏡面上出現(xiàn)漫反射,，光電傳感器感應(yīng)到的反射信號隨之減弱,，此變化經(jīng)控制回路比較、放大后調(diào)節(jié)熱電泵激勵(lì),，使其制冷功率適當(dāng)減小,，Z后，鏡面溫度保持在樣氣露點(diǎn)溫度上,。鏡面溫度由一緊貼在冷鏡面下方的鉑電阻溫度傳感器感應(yīng),，并顯示在顯示窗上。  露點(diǎn)儀原理圖目前世界上生產(chǎn)冷鏡式露點(diǎn)儀的公司,，例如美國的GE,、Edgetech、瑞士的MBW等公司均是采用這一原理,，英國的MICHELL則是采用雙光路檢測系統(tǒng),，即同時(shí)對反射光及散射光進(jìn)行檢測,，芬蘭Vaisala則是利用聲波作檢測系統(tǒng)。在測量過程中,，隨著溫度的降低，被測氣體中的水汽接近飽和狀態(tài),，由于引力作用,，水分子吸附在鏡面上形成一層薄薄的水膜。這是形成露的*階段,。當(dāng)鏡面溫度繼續(xù)下降時(shí),，水膜的厚度逐漸增加，這是形成露的第二階段,。在這一階段內(nèi),，自由表面對水分子的引力與水膜的表面張力之間的力量對比開始發(fā)生變化，后者的影響逐漸起支配作用,。此時(shí)冷卻表面上的任何不穩(wěn)定的因素,，例如鏡面上的微小傷痕等，都會(huì)使水膜縮聚成液滴,。隨著鏡面溫度的進(jìn)一步下降,，露滴開始出現(xiàn)，通過顯微鏡可以看到孤立生長而且分布不規(guī)則的露滴,，然后露層以很快的速度在表面上擴(kuò)散,，此時(shí)可以認(rèn)為液-汽平衡開始，即達(dá)到露點(diǎn),。

     1.1.2 結(jié)構(gòu)1.1.2.1 鏡面　　鏡面應(yīng)憎水,，具有良好的導(dǎo)熱性，還要耐磨,、耐腐蝕,，光學(xué)性能好。在過去曾使用金做鏡面,，目前則主要使用銠做鏡面,。

     1.1.2.2 鏡面致冷　　在過去曾使用過YM蒸發(fā)、機(jī)械致冷,、液化氣體或干冰致冷,、壓縮空氣致冷，目前Z常用的則是熱電致冷或熱電與機(jī)械致冷相結(jié)合（露點(diǎn)低于-60℃）,。在本文中著重介紹熱電致冷,。熱電致冷又稱半導(dǎo)體致冷，帕爾貼致冷（來自其英文名稱Peltier）,。其原理是當(dāng)有一股直流電通過由兩種不同的金屬組成的NP元件時(shí),，熱量會(huì)從一種金屬傳遞到另一種金屬,，正好與熱電偶測溫相反。因此當(dāng)將帕爾帖的冷端與鏡面相連,，其另一端作為散熱端時(shí),，便可將鏡面致冷。為了獲得不同程度的低溫可采用多級疊加的辦法,。由美國GE公司給出的資料顯示,，一般說來，假如室溫為25℃時(shí),，一級致冷時(shí),，冷熱端溫差可達(dá)55℃，二級致冷時(shí)冷熱端溫差可達(dá)75℃,，四級致冷時(shí)冷熱端溫差可達(dá)105℃,，五級致冷時(shí)冷熱端溫差可達(dá)120℃。不同公司的產(chǎn)品其致冷量也會(huì)有稍許的不同,。熱端溫度越高,，致冷效率越高，冷熱端溫差越大,。為了降低冷端的溫度,，通常會(huì)采用風(fēng)冷、水冷及機(jī)械致冷來降低熱端的溫度,。但也不是可以無限制地降低,。需要注意的是其致冷能力并不能代表露點(diǎn)儀的測量范圍。露點(diǎn)儀的測量范圍的定義是鏡面上可以獲得穩(wěn)定的,，具有一定厚度的露或霜層時(shí)鏡面的溫度,，因此在一般的露/霜點(diǎn)下，其測量范圍一般比其致冷能力高5℃,，在低霜點(diǎn)的情況下,，一般高10℃~12℃。例如瑞士MBW公司生產(chǎn)的DP19露點(diǎn)儀,，當(dāng)室溫為10℃時(shí),，其Z低測量范圍為-60℃，當(dāng)室溫為20℃時(shí),，其Z低測量范圍為-55℃,，當(dāng)室溫為35℃時(shí)，其Z低測量范圍為-45℃,。由于氫氣及氦氣的熱導(dǎo)率較高,，因此其測量范圍會(huì)縮小幾度。當(dāng)被測氣體的壓力增大,，其測量范圍也會(huì)縮小,，對于空氣和氮?dú)鈦碚f,，在高于常壓的情況下，每增加1個(gè)大氣壓,，其測量范圍降低0.67℃左右,。

    1.1.2.3 測溫裝置目前絕大部分采用四線制鉑電阻測溫。鉑電阻感溫元件在相當(dāng)寬的溫度范圍內(nèi)阻值　和溫度近于線性關(guān)系,，精度高,，穩(wěn)定性好，輸出信號較強(qiáng),，便于數(shù)字顯示,。

    1.1.2.4 檢測系統(tǒng)目前除芬蘭Vaisala公司Z近研制生產(chǎn)的冷鏡式露點(diǎn)儀是采用聲波原理來測量外,，其它均是采用光電檢測器來測量及控制,。光電檢測技術(shù)已有幾十年的歷史，比較成熟,，但其缺點(diǎn)是不能區(qū)分過冷水和霜,。1.1.3使用注意事項(xiàng)1.1.3.1過冷水與霜在0~-20℃這一范圍內(nèi)，鏡面上極易形成過冷水,，由于冰面和水面上的飽和水汽壓不同,，因此假如在鏡面上形成過冷水，測得的數(shù)值要低于霜點(diǎn),，溫度不同,，差別也不同。例如霜點(diǎn)為-10℃時(shí),，對應(yīng)的過冷水的溫度為-11.23℃,。因此在這一溫度段要非常小心。若儀器配有內(nèi)窺鏡,，可通過內(nèi)窺鏡進(jìn)行觀察區(qū)分,。目前大部分儀器都有test的功能，即測試其Z低致冷能力,，此時(shí)可先使用test功能,，使鏡面溫度低于-20℃，確保鏡面上形成霜,，然后再進(jìn)行正式測量,。

    1.1.3.2 開爾文效應(yīng)曲面上的飽和水汽壓與平面上的情況是不同的。當(dāng)露在金屬表面上形成時(shí),，由于表面張力的作用,，使平衡水汽壓，即彎曲水面的飽和水汽壓升高,，這種影響稱為開爾文效應(yīng),。由于開爾文效應(yīng)使得到的露點(diǎn)溫度低于真正的被測氣體的露點(diǎn)溫度,。

     1.1.3.2拉烏爾效應(yīng)是指鏡面上存在水溶性物質(zhì)時(shí)，體系的平衡水汽壓低于純水時(shí)的飽和水汽壓,。這些水溶性物質(zhì)可能是鏡面上固有的,，或者是被測氣體中含有的。根據(jù)拉烏爾定律,，溶液平衡水汽壓的降低與溶液濃度成正比,，這也是為什么在達(dá)到被測氣體的露點(diǎn)溫度之前會(huì)有早期冷凝現(xiàn)象發(fā)生的原因。開爾文效應(yīng)與拉烏爾效應(yīng)作用剛好相反,，因此會(huì)抵消一些,。但是在露點(diǎn)測量中，拉烏爾效應(yīng)的影響較開爾文效應(yīng)更為顯著,，因?yàn)樗苄晕镔|(zhì)不可避免地或多或少存在于鏡面和被測氣體中,，而且氣體中的雜質(zhì)有時(shí)還可能與鏡面上的不溶于水的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或光化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì),。這種情況在工業(yè)流程氣體的水分測量中更為明顯,。因此要采用適當(dāng)?shù)倪^濾裝置除去氣體中的固體微粒,，并且通過反復(fù)進(jìn)行結(jié)露和消露的操作,，進(jìn)一步清除鏡面上殘留的可溶性物質(zhì)，這種方法為人們廣泛使用,。在實(shí)際工作中,，我們常常會(huì)發(fā)現(xiàn)，鏡面上開始結(jié)露時(shí)并不是均勻的,，露層總是首先在鏡面某個(gè)區(qū)域上出現(xiàn),，其原因往往是由于鏡面上的劃痕引起的，因?yàn)樵谶@些有缺陷的地方,，一方面殘留的物質(zhì)不易清除,，另一方面缺陷的棱角起“露核"的作用，加速結(jié)露過程,。因此,，在露點(diǎn)儀的使用中，尤其是在清潔鏡面時(shí),，一定要小心，避免使鏡面受到機(jī)械損傷,。

     1.1.3.3 鏡面污染一是拉烏爾效應(yīng)，二是改變鏡面本底散射水平,。拉烏爾效應(yīng)主要是由水溶性物質(zhì)造成的。如果被測氣體中這種物質(zhì)（一般是可溶性鹽類）,，則鏡面提前結(jié)露，使測量結(jié)果產(chǎn)生正偏差,。若污染物是不溶于水的微粒,，如灰塵等，則會(huì)增加本底的散射水平,，從而使光電露點(diǎn)儀發(fā)生零點(diǎn)漂移,。

     1.1.3.4 取樣管路由于大氣中的水含量都很高，并且水分子為極性分子,，極易吸咐在管路內(nèi)壁或透過管路。因此在測量時(shí)氣路系統(tǒng)一定要密封好,，管壁厚度至少為1mm,，以防止外界環(huán)境水分侵入引入滲漏,。假如測量環(huán)境溫度變化較大時(shí),，應(yīng)再次檢查管路的密封。如果被測氣體直接排放入大氣,，應(yīng)考慮大氣中的水分向測量系統(tǒng)內(nèi)部擴(kuò)散的問題,。Z常用的辦法是在排氣口接上一段適當(dāng)長度的管子，其長度和管徑以不影響測量腔的壓力為原則,。取樣管路要盡量短,，盡可能減少接頭的數(shù)量和避免“死空間"，以減少本底水分的干擾,。取樣管路和測量腔內(nèi)壁力求干凈,，光潔度要好，選用憎水性強(qiáng)的材料,。圖2-2是各種材料在飽和吸附狀態(tài)下通以干氣時(shí)的解吸－時(shí)間曲線,。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們可以得到如下選材順序：不銹鋼、PTFE,、銅,、聚乙烯，Z差的是尼龍和橡膠管,，在低霜點(diǎn)測量中不應(yīng)使用,。另外在低霜點(diǎn)測量時(shí)，盡管使用內(nèi)拋光的不銹鋼管,，管子外徑一般為6mm或1/4英寸,。 圖2-2　不同材料管路的水分解吸圖在進(jìn)行高露點(diǎn)的測量時(shí),，一定要注意被測露點(diǎn)低于周圍環(huán)境溫度3℃以下，以避免水蒸氣在管路中出現(xiàn)冷凝,。露點(diǎn)儀測量濕度時(shí),，流量范圍一般為0.25L/min~1L/min。在這一范圍內(nèi),，流速的改變不會(huì)影響測量結(jié)果,。取樣時(shí)一般可分為兩種情況，一種是帶壓取樣,，此時(shí)根據(jù)取樣方式的不同,，可分為帶壓測量和常壓測量。分別見圖2-3及圖2-4,。另一種是在常壓下測量,，即用泵抽取樣品。在這種情況下,，經(jīng)常會(huì)由于取樣方式的不同,，而帶來人為的正壓和負(fù)壓，若按圖2-5所示的方式取樣,，露點(diǎn)儀是在帶壓的情況下測量,，會(huì)給測量結(jié)果帶來正誤差，若將泵與流量計(jì)調(diào)換位置,，露點(diǎn)儀則是在負(fù)壓的狀態(tài)下,，此時(shí)會(huì)給測量帶來負(fù)誤差。正確的取樣方式見圖2-6,。 圖2-3　帶壓測量 圖2-4　常壓測量 圖2-5　常壓下錯(cuò)誤的取樣方式 圖2-6　正確的取樣方式1.1.4 應(yīng)用范圍露點(diǎn)儀的測量范圍較廣,，目前英國MICHELL及瑞士MBW公司開發(fā)的一系列露點(diǎn)儀的測量范圍已達(dá)到-95℃~70℃，可以滿足絕大多數(shù)的測量要求,。1.1.5 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：屬基本測量,，測量準(zhǔn)確，并且儀器比較穩(wěn)定無漂移,，目前準(zhǔn)確度Z高的儀器可達(dá)±0.1℃,。缺點(diǎn)：價(jià)格較高，對操作人員的要求較高,，并需進(jìn)行維護(hù),。對污染物敏感。在-20℃~0℃范圍內(nèi)有時(shí)會(huì)有過冷水存在,，因此要特別小心區(qū)分過冷水和霜,。　1.2 *吸收電解法微量水份儀1.2.1 測量原理　　用連續(xù)取樣的方法，使氣樣流經(jīng)一個(gè)特殊結(jié)構(gòu)的電解池,，其水分被作為吸濕劑的五氧化二磷層吸收,，并被電解為氫氣和氧氣排出，而五氧化二磷得以再生,。反應(yīng)過程可表示為：P2O5+H2O=2HPO32HPO3=H2+1/2O2+P2O5合并(1),、(2)得2H2O=2H2+O2當(dāng)吸收和電解達(dá)成平衡后，進(jìn)入電解池的水分全部被五氧化二磷膜層吸收,，并全部被電解,。若已知環(huán)境溫度、環(huán)境壓力和氣樣流量,，根據(jù)法拉第電解定律和氣體定律可推導(dǎo)出水的電解電流與氣樣含水量之間的關(guān)系為：   　　　　　　?。ü?4）式中： -水的電解電流，µA,； -氣樣含水量,，µL/L（即體積比）； -氣樣流量,，ml/min,； -環(huán)境壓力，Pa,； ,； ； ,；  -環(huán)境的溫度,，k,； ,。由上式可見，電解電流的大小正比于氣樣中的含水量,，因此可通過測量水的電解電流來測量氣樣中的含水量,。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和20℃條件下，一理想氣體以100ml/min的流量流經(jīng)電解池,，當(dāng)氣樣含水量為1μL/L （ppmv）時(shí),，由上式計(jì)算出電解電流為13.4µA。這類儀器一般以ppmv為單位,，可直接讀取氣樣中水分含量的ppmv值,。由于鉑電極的催化作用，水的電解反應(yīng)系一可逆過程,，所以當(dāng)被測氣樣為氫氣,、氧氣或含有足量的氫氧時(shí)，平衡向左移動(dòng),，已經(jīng)電解生成的氫和氧中有一部分復(fù)合生成水,，繼而又進(jìn)行二次電解,，使總的電解電流值偏高，此即“氫效應(yīng)"和“氧效應(yīng)",，或統(tǒng)稱“復(fù)合效應(yīng)",。實(shí)驗(yàn)表明，使用該儀器測定這一類氣樣的含水量時(shí),，讀數(shù)將偏高幾個(gè)至十幾個(gè)ppmv,，但此偏差集中反應(yīng)在本底值上，故可以扣除,。

     1.2.2 結(jié)構(gòu)    儀器由氣路系統(tǒng)和電路兩部分組成,，氣路系統(tǒng)主要包括電解池和氣路控制部分。

     1.2.2.1 電解池在玻璃管內(nèi)部,，兩根鉑電極繞成雙螺旋形,，極間均勻地涂敷五氧化二磷膜作為吸濕劑。在規(guī)定的測量條件下,，這種內(nèi)繞式結(jié)構(gòu)可以保證對進(jìn)入池內(nèi)的水分全部吸收和電解,。玻璃池壁利于五氧化二磷涂層均勻。由于鉑具有使生成的氫和氧,，尤其是富氫的氣體再次發(fā)生反應(yīng)生成水的作用,，因此有些公司采用銠來代替鉑。   圖7　電解池結(jié)構(gòu)圖    對于干燥的五氧化二磷涂層,，當(dāng)通入“干燥"的氣樣,，并在電極上施加一適當(dāng)?shù)闹绷麟妷簳r(shí)，電路中將產(chǎn)生一個(gè)不大的電流－本底值,。本底值的大小僅與電解池結(jié)構(gòu),、 涂層狀況、溫度及氣樣種類等因素有關(guān),，而與氣樣含水量無關(guān),。由于本底值總是又能加在氣樣所含水分的電解電流上，故測定時(shí)應(yīng)從儀器讀數(shù)中扣除本底值后方為介質(zhì)的真實(shí)含水量,。

    1.2.2.2 氣路控制系統(tǒng)    氣路系統(tǒng)由控制閥,、電解池、流量調(diào)節(jié)閥和流量計(jì),、干燥器等部分組成,。氣流路徑的控制由控制閥完成。

    1.2.3 使用注意事項(xiàng)    由公式12可知,，測量結(jié)果,，即氣體的濕度μL/L （ppmv）是根據(jù)氣體流量及電解電流計(jì)算得出來的，因此氣體的流量必須準(zhǔn)確控制與測量。這類儀器一般使用浮子流量計(jì),，在20℃,，1atm下，用空氣進(jìn)行標(biāo)定,。假如使用時(shí)的條件不是標(biāo)準(zhǔn)條件,，例如是在另外的溫度和壓力下，或被測氣體不是空氣,，則需針對被測氣體進(jìn)行重新標(biāo)定,，或根據(jù)校正因子進(jìn)行校正。

    1.2.4 應(yīng)用范圍測量范圍一般為從幾個(gè)μL/L （ppmv）到2000μL/L （ppmv）,，準(zhǔn)確度一般為讀數(shù)的5%或滿量程的1%,。可以用于多種惰性氣體,，某些不與P2O5反應(yīng)的有機(jī)及無機(jī)氣體,。例如空氣、氮?dú)?、氫氣,、氧氣,、氬氣,、氦氣、氖氣,、一氧化碳,、二氧化碳、六氟化硫,、甲烷,、乙烷、丙烷,、丁烷,、天然氣以及某些氟里昂氣體等。不能用于某些腐蝕性氣體以及能與P2O5發(fā)生反應(yīng)的氣體,，例如乙醇、某些酸性氣體,、不飽和烴類氣體,。

    1.2.5 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：屬測量法，穩(wěn)定,，不漂移,。缺點(diǎn)：電解池壽命有限，需要再生。高濕或低濕（<1ppmv）均會(huì)縮短其壽命,。低濕時(shí)響應(yīng)慢,。對氣體流量要求較高。不能用于某些腐蝕性氣體以及能與P2O5發(fā)生反應(yīng)的氣體,。有本底,。

     1.3 氧化鋁電容式濕度計(jì)

     1.3.1 測量原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用范圍該儀器形式繁多,，例如便攜式電池操作的,、帶微處理器可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的、顯示多參數(shù)的等等,。但其本質(zhì)是一個(gè)電容器,，通過將一薄層孔狀的氧化鋁沉積在導(dǎo)電的基體上，然后再在氧化鋁薄層上涂敷一層薄金,。導(dǎo)電基體和金薄層就形成電容器的電極,。水蒸氣穿過金薄層被孔狀的氧化鋁吸收，這個(gè)電容器的阻抗與水分子個(gè)數(shù),，即水汽分壓成一定的比例,。通過測量該電容器的阻抗或電容可獲得水汽分壓，通過換算可得到露點(diǎn)值,。結(jié)構(gòu)見圖2-7,。 圖2-7　Al2O3傳感器結(jié)構(gòu)圖位于鋁和金電極之間的氧化鋁薄層在10-3Pa(約相當(dāng)于-110℃露點(diǎn))到水的飽和汽壓的整個(gè)范圍內(nèi)都有響應(yīng)。由于其對水的強(qiáng)烈的親和力,，再加上水的較大的介電常數(shù),，使得這類儀器對水有高度的選擇性，而對其它普通氣體及有機(jī)氣和液體沒有響應(yīng),。    在中高濕范圍其準(zhǔn)確度一般為±1~±2℃,，低濕范圍，比如-100℃時(shí),，準(zhǔn)確度一般為±2~±3℃,。該類傳感器不與烴類氣體、CO,、CO2,、含氯氟烴氣體發(fā)生反應(yīng)，但對于不同的氣體其漂移不同,。對于某些腐蝕性氣體,，例如氨、SO3以及氯,，則會(huì)損壞傳感器,，因此應(yīng)盡量避免,。

    1.3.2 使用注意事項(xiàng)這類儀器通常的測量范圍為-110℃~+20℃,。當(dāng)被測露點(diǎn)較高時(shí),，會(huì)使得儀器產(chǎn)生較大的漂移。同時(shí)還需注意溫度系數(shù),。由于其對水汽分壓產(chǎn)生響應(yīng),，因此應(yīng)注意測量時(shí)氣體總壓的變化,。應(yīng)避免灰塵、油污,，測量時(shí)氣體流量較大,，一般為3~5（L/min），甚至更大,。

     1.3.3 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：較寬的響應(yīng)范圍,，從1μL/L（ppmv）到80%RH，可以遠(yuǎn)程安裝,，可以現(xiàn)場使用,，相對穩(wěn)定，響應(yīng)較快,，溫度系數(shù)較小,，與流量變化無關(guān)，對水分有較高的選擇性,，可以在較寬的溫度和壓力范圍內(nèi)使用,，日常維護(hù)量較小，體積小,。缺點(diǎn)：該方法是間接測量,，在較高的溫度下操作或某些氣體會(huì)引起漂移，受腐蝕性氣體的影響,，必須定期校準(zhǔn)以克服老化,、滯后及污染,。由于響應(yīng)值非線性,，因此需對每只傳感器進(jìn)行校準(zhǔn),，不能通用。

     1.4 薄膜電容式濕度計(jì)

     1.4.1 測量原理,、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用范圍是使用沉積在兩個(gè)導(dǎo)電電極上的聚胺鹽或醋酸纖維聚合物薄膜,。當(dāng)薄膜吸水或失水后,，會(huì)改變兩個(gè)電極間的介電常數(shù)。目前還有一種技術(shù)是使用耐高溫的熱固性聚合物,，可使得這類傳感器在高于100℃的情況下進(jìn)行連續(xù)測量,。  1.基體，一般為玻璃,，主要作用是支撐傳感器的其它部分。2.       電極中的一個(gè)，由導(dǎo)電材料做成,。3.       薄膜層,。是傳感器的心臟,，薄膜吸水的數(shù)量與周圍環(huán)境的相對濕度有關(guān),。這層膜的厚度一般為1~10(µm)。4.       上部電極,，對于傳感器的性能同樣起著重要作用,。為了得到快速響應(yīng),，必須有較高的水的滲透性。同時(shí)也是導(dǎo)電性材料,。5.       上部電極的接觸墊,。由于對上部電極的設(shè)計(jì)有較多的限制條件,，因此為了接觸良好，需加上一塊單獨(dú)的金屬。其測量范圍較廣，從-50℃~100℃露點(diǎn),。可用于較廣的溫度范圍內(nèi),，有時(shí)不需要溫度補(bǔ)償,。耐高溫的熱固性樹脂允許這類電容式濕度傳感器可以在溫度185℃下進(jìn)行連續(xù)測量，Z高使用溫度取決于傳感器的包裝材料,。對于熱固性樹脂的傳感器來說,，其另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在-50℃~100℃溫度范圍內(nèi)，溫度系數(shù)較小,，因此可以很容易地在很寬的范圍內(nèi)達(dá)到準(zhǔn)確測量,。所有的相對濕度傳感器都對溫度敏感，假如在一個(gè)溫度下進(jìn)行校準(zhǔn),，在另外溫度下使用時(shí)會(huì)帶來誤差,。聚合物傳感器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是它們對溫度的依賴性較小，即溫度系數(shù)較小,。因此當(dāng)使用溫度與校準(zhǔn)溫度不同時(shí),，其誤差較小,。如果在極限溫度下使用，或?qū)?zhǔn)確度要求較高,，則需進(jìn)行電子溫度補(bǔ)償,。當(dāng)溫度跨度小于50℃時(shí)，進(jìn)行溫度補(bǔ)償較容易,。當(dāng)溫度范圍再寬時(shí),，進(jìn)行溫度補(bǔ)償則有些困難。但是現(xiàn)代的聚合物傳感器可以在很窄的范圍內(nèi)準(zhǔn)確度達(dá)到±1%RH,，在很寬的溫度和濕度范圍內(nèi)可以達(dá)到±3%RH,。使用一段時(shí)間后，或被污染后,，需進(jìn)行重新校準(zhǔn),。1.4.2 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)快，溫度及濕度測量范圍寬,，線性好,，幾乎沒有滯后，穩(wěn)定性及重復(fù)性較好,，溫度系數(shù)低,，成本低。缺點(diǎn)：間接測量儀器,，需定期校準(zhǔn)，對某些污染物敏感,，不能在腐蝕性的環(huán)境下工作,；盡管很低，仍具有溫度依賴性,。 

     1.5 電阻式濕度計(jì)

     1.5.1 測量原理及結(jié)構(gòu)其敏感材料是以季銨鹽的聚合物溶液作基體,，將這種功能基與樹脂聚合物進(jìn)行反應(yīng)，可以產(chǎn)生具有立體三維的熱固性樹脂,，具有較好的穩(wěn)定性,。相對濕度的變化可以導(dǎo)致陰極與陽極之間的電阻發(fā)生變化。

     1.5.2 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：基本上沒有滯后和老化,，溫度系數(shù)較低,，便宜，能耗小,。溫度范圍-10℃~80℃,，重復(fù)性優(yōu)于0.5%RH，準(zhǔn)確度較高,，一般為±2%RH,，在很窄的范圍內(nèi)可達(dá)±1%RH。缺點(diǎn)：是間接測量儀器，需定期校準(zhǔn),，不適用于某些污染物,，如果在較寬的溫度范圍內(nèi)使用需進(jìn)行溫度補(bǔ)償，比電容式傳感器響應(yīng)慢,，對污染物敏感,。不適用于低濕，相對濕度低于15%RH時(shí)喪失靈敏度,，但當(dāng)相對濕度接近100%RH時(shí)仍具有較好的性能,，但冷凝有時(shí)會(huì)損壞傳感器。有些污染物對電阻式傳感器影響較大,，有些則對電容式傳感器影響較大,，因此選擇傳感器時(shí)主要是根據(jù)污染物的性質(zhì)。

     1.6 機(jī)械式濕度計(jì)

     1.6.1 測量原理及結(jié)構(gòu)毛發(fā),、腸膜,、尼龍和聚酰亞胺等有機(jī)高分子材料的長度都會(huì)隨著相對濕度的變化而發(fā)生變化。機(jī)械式濕度計(jì)就是利用這一特性,，將上述材料制成線狀,、帶狀感濕元件或涂覆在彈性材料上卷成游絲狀感濕元件，然后通過機(jī)械放大裝置將由濕度改變引起的幾何量變化用指針指示出來或用記錄筆記錄下來,，從而直接指示相對濕度,。適用于實(shí)驗(yàn)室、機(jī)房,、倉庫,、廠房等室內(nèi)環(huán)境溫濕度的測量。

     1.6.2 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：便宜,，對大多數(shù)污染物不敏感,，不需要電源，可以做*記錄,。缺點(diǎn)：漂移,，如果在某一濕度下使用較長的時(shí)間會(huì)喪失其靈敏度，不能用于0℃以下,，響應(yīng)慢,，運(yùn)輸或振動(dòng)搖擺會(huì)破壞其性能。

     1.7 干濕球濕度計(jì)

     1.7.1 原理干濕球濕度計(jì)由兩支規(guī)格*相同的溫度計(jì)組成,，一支稱為干球溫度計(jì),，溫泡暴露在被測氣體中，用以測量環(huán)境溫度,，示值用Ta(ta)表示,。另一支為濕球溫度計(jì),，其溫泡用特制紗布包裹，紗布套要保持濕潤,。當(dāng)濕球周圍的空氣處于不飽和狀態(tài)時(shí),，濕球紗布套上的水分就會(huì)不斷蒸發(fā)，由于水分蒸發(fā)需要吸收熱量,，從而使?jié)袂虻臏囟认陆?，其示值用Tw(tw)表示。濕球水分蒸發(fā)的速度與其周圍氣體的水分含量有關(guān),，當(dāng)氣體濕度越低時(shí),，水分蒸發(fā)越快，濕球溫度亦越低,，反之亦然,。獲得準(zhǔn)確的干、濕球溫度后,，借助于濕球方程換算出濕度值,。    由于其簡單及低成本，在過去相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi),，干濕球濕度計(jì)是使用Z多的一種類型,。一個(gè)設(shè)計(jì)及維護(hù)較好的濕度計(jì)，在溫度5℃~80℃范圍內(nèi),，若溫度準(zhǔn)確度為±0.2℃,，相對濕度的準(zhǔn)確度約為±3%RH。這種原理的濕度計(jì)的準(zhǔn)確度依賴于溫度計(jì)的準(zhǔn)確度,。對于某些的測量,，經(jīng)常使用鉑電阻溫度計(jì)?？偲饋碚f，干濕球濕度計(jì)是基本測量法,，如果使用經(jīng)過校準(zhǔn)的溫度計(jì),，并且正確操作，例如阿斯曼濕度計(jì),，可以得到準(zhǔn)確的,、可靠的、可重復(fù)的測量結(jié)果,。因此在過去這種濕度計(jì)經(jīng)常被用做標(biāo)準(zhǔn),。但是許多操作者，特別是在工業(yè)領(lǐng)域,，沒有足夠的精力和時(shí)間,，因此得到的結(jié)果是不準(zhǔn)確的,，也是不可靠的，目前干濕球濕度計(jì)正逐漸被現(xiàn)代儀器所代替,。

     1.7.2 優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)相對濕度接近100%RH時(shí),，可以得到較高的準(zhǔn)確度。盡管若濕球溫度計(jì)被污染或使用不當(dāng)時(shí)會(huì)帶來誤差,，但由于該裝置比較簡單,，使得維修費(fèi)用非常低?？梢杂糜谑覝馗哂?00℃的場合,，是基本測量，穩(wěn)定性好,，簡單,，便宜，成本低,。缺點(diǎn)：需要某些技巧以得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果,，并需要進(jìn)行計(jì)算才能得到Z終結(jié)果。要求大量的氣體樣品,，并且氣體樣品有可能被濕紗布加濕,。當(dāng)被測氣體的相對濕度低于15%RH時(shí)，要想使?jié)袂驕囟鹊玫阶銐虻慕档秃芾щy,。當(dāng)濕球溫度低于0℃時(shí),，很難得到可靠的結(jié)果。由于要不斷地給濕球溫度計(jì)補(bǔ)充水,，因此體積不可能太小,。由于灰塵、油性物質(zhì)或其它污染物會(huì)污染紗布,，或者水流動(dòng)不足,，都會(huì)導(dǎo)致濕球溫度偏高，Z終導(dǎo)致的相對濕度結(jié)果偏高,。另外對結(jié)果產(chǎn)生影響的因素還有溫度測量誤差,、風(fēng)速、輻射誤差等,。在20℃時(shí),，干濕球溫度差的誤差為0.1℃時(shí)，相對濕度的誤差為1%RH,。

     1.8 各種濕度計(jì)性能匯總表  各種濕度計(jì)性能匯總表 傳感器類型 測量或相對濕度 測量范圍 顯示單位 對污染的承受力 取樣方式 不確定度
濕度 溫度
冷鏡式 -110℃~100℃ -110℃~100℃ ℃ ＊(＊＊)  流動(dòng)的氣體或傳感器 0.1℃~1.0℃
電解式 1~1000（ppmv） 接近于室溫 ppmv ＊ 流動(dòng)的氣體 讀數(shù)的3%~10%
Al2O3電容式 -110℃~60℃ -110℃~60℃ ℃ ＊＊ 傳感器 2℃~5℃
薄膜電容 相對 接近于0~100%RH -30℃~60℃ %RH ＊＊ 傳感器 2~3(%RH)
電阻 相對 5~99(%RH) -30℃~60℃ %RH ＊＊ 傳感器 2~3(%RH)
機(jī)械式 相對 20~80(%RH) 接近于室溫 %RH ＊＊＊ 浸入式 5~7(%RH)
干濕球 相對 5~100(%RH) 0~100℃ %RH ＊(＊＊) 浸入式 2~5(%RH)