干濕球溫度計(jì)測(cè)量原理與影響因素研究

1、干濕球溫度計(jì)測(cè)量原理與影響因素研究干濕球溫度計(jì)測(cè)量原理與影響因素研究福建省計(jì)量科學(xué)技術(shù)研究所林軍1引言引言水除了存在于固體和液體中之外，還以蒸汽狀態(tài)存在于各種氣體之中。這些氣體除了人類賴以生存的永不能離開的空氣以外，還包括各種單質(zhì)氣體，如氧、氮、氯、氫、氦、氖、氬、氪、氙、二氧化碳等和其他混合氣體，如以烷、烯為主要成分的燃?xì)夂腿剂蠣t煙氣等。中華人民共和國(guó)國(guó)家技術(shù)規(guī)范JJG101287把氣體中水蒸汽含量定義為濕度，對(duì)應(yīng)于英文Huity。濕

2、度的動(dòng)態(tài)變化范圍相當(dāng)寬。在低濕測(cè)量中，當(dāng)氣體中水蒸汽含量低于露點(diǎn)20℃（約1100ppm）時(shí)，工業(yè)中人們習(xí)慣于叫做微量水分（tracewater），而一般不叫做濕度。實(shí)質(zhì)上，這是不同于固體和液體中的水分的，而是濕度測(cè)量中的一個(gè)特例。從早期的毛發(fā)濕度計(jì)、干濕球濕度計(jì)、露點(diǎn)濕度計(jì)，發(fā)展到當(dāng)代利用各種物質(zhì)吸收水分時(shí)電性能的變化，諸如電阻、電容、頻率等類型的濕度計(jì)，以及利用濕空氣光學(xué)特性的紅外、紫外吸收濕度計(jì)，乃至光纖濕度計(jì)，濕度測(cè)量?jī)x器的種類

3、繁多。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT11605和GB5832規(guī)定了六類，包括了以上大多數(shù)類型的儀器和濕度測(cè)量方法：（1）伸縮法利用毛發(fā)等材料的長(zhǎng)度隨濕度而變化的特性直接指示相對(duì)濕度。（2）干濕球法用兩支相同的溫度計(jì)分別測(cè)量干球和濕球溫度，導(dǎo)出濕度值。其中濕球溫度計(jì)溫泡套有脫脂紗布套并用蒸餾水保持濕潤(rùn)。（3）冷凝露點(diǎn)法用等壓冷卻的方法使被測(cè)氣樣中的水汽在露層傳感器表面與水（或冰）的水平表面呈熱力學(xué)平衡狀態(tài)，此時(shí)的鏡面溫度即為該氣樣的露（霜）點(diǎn)。（4）氯化

4、鋰露點(diǎn)法通過測(cè)量氯化鋰飽和水溶液的水汽壓與樣氣的水汽壓平衡時(shí)的溫度確定露點(diǎn)。（5）電阻、電容法利用濕敏元件的電阻、電容隨環(huán)境濕度的變化而按一定規(guī)律變化的特性，經(jīng)濕度標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定后，獲得濕度值。（6）電解法氣樣流經(jīng)一個(gè)特殊結(jié)構(gòu)的電解池時(shí)所含的水汽被五氧化二磷膜層吸收并電解，當(dāng)吸收和電解過程平衡時(shí)，電解電流正比于氣樣中的水汽含量，通過測(cè)量電解電流得知?dú)鈽拥臐穸?。?）重量法在密閉氣路中利用五氧化二磷吸收樣氣中的水汽，準(zhǔn)確測(cè)量樣氣的體積和吸收水分

5、的質(zhì)量即可獲得樣氣的濕度。2干濕球法濕度測(cè)量基本原理干濕球法濕度測(cè)量基本原理干濕球濕度計(jì)由兩支相同的溫度計(jì)組成，一支稱為干球溫度計(jì)，暴露在空氣中，用以測(cè)量環(huán)境溫度，示值用Ta表示。另一支為濕球溫度計(jì)，其溫泡用濕球紗布套包裹，并與盛有純水的容器相連，或臨時(shí)加水，紗布套上的水不斷蒸發(fā)。由于水蒸發(fā)需要吸收熱量，從而使?jié)袂虻臏囟认陆?，其示值用Tw表示。人們通常把干球溫度Ta與濕球溫度Tw之差稱為干濕差。顯然，濕球水蒸發(fā)的速度與其周圍氣體的水汽含

6、量呈某種函數(shù)關(guān)系。因此干濕球法測(cè)濕的關(guān)鍵是獲得并保證其尺寸在公差范圍之內(nèi)。33濕球的污染和上水套的影響濕球的上水套長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)變質(zhì)，從而使?jié)袂虻钠胶鉁囟劝l(fā)生漂移，干濕差變小。這種影響往往是由于灰塵或其它污物附著在濕球上水套上因細(xì)菌作用使水套變質(zhì)造成的。因此，必須定期或及時(shí)更換上水套。在炎熱潮濕地帶和環(huán)境惡劣的地方使用更要勤于更換。在空氣中或多或少地含有鹽微粒的沿海或內(nèi)陸鹽堿地帶，干濕表上水套蒸發(fā)性能的下降相對(duì)來說更快一些。灰塵和其它物質(zhì)

7、的污染是戶外使用通風(fēng)干濕表的重要誤差來源。由于使用強(qiáng)烈通風(fēng)，污物不斷累積，從而造成測(cè)量值的漂移。因此，除了要對(duì)上水套的紗布進(jìn)行嚴(yán)格的脫脂處理外，在安裝和加水時(shí)同樣要非常小心防止操作污染。在精密測(cè)量中，實(shí)驗(yàn)前應(yīng)該用純水煮或者沖洗上水套，以去掉污染物。濕球上水套的厚度也有關(guān)系，其影響反映在兩個(gè)方面。其一，上水套過厚在某種意義上改變了濕球的直徑；其二，加大了水套橫截面方向上的溫度梯度。34溫度傳感器的影響干球溫度和濕球溫度都是通過溫度傳感器測(cè)

8、量來得到的，溫度傳感器的準(zhǔn)確和穩(wěn)定對(duì)干濕球法測(cè)量濕度有非常重要的影響。一般來說，應(yīng)選擇精密的鉑電阻溫度傳感器來做為干球、濕球的測(cè)溫傳感器，除了考慮精度等級(jí)的影響外，溫度計(jì)的穩(wěn)定性也是非常關(guān)鍵的，溫度變化1℃濕度的變化約為8%RH因此作為干濕球法測(cè)量濕度的溫度傳感器應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性和等級(jí)要求。可選用IEC60751定義的A級(jí)鉑電阻溫度計(jì)另外目前新型的Pt1000型鉑電阻溫度傳感器也可以作為嘗試的元件來進(jìn)行選擇。4.結(jié)論在濕度測(cè)量中，干濕