露点仪介绍及其工作原理

　　湿度定义为气体中水蒸气的含量，是一个重要的环境参数。测量气体湿度的基本量是混合比，即水蒸气质量与干燥气体质量的比值，用重量湿度计实现。然而，用重量法测量混合比在技术上比较困难和复杂，而且实际湿度值大多是用露点测量的。本文主要从露点仪的分类、如何选择露点仪以及在露点仪的测量中应该注意的问题来谈谈自己的看法。

　　露点仪principle；分类；露点仪选择正确；露点仪测量注意事项；露点仪测量条件选择湿度定义为气体中水蒸气的含量，是一个重要的环境参数。大气中的水蒸气影响着自然界的物理、化学和生物过程。湿度影响热、电、光和气体传输的特性。湿度还会影响固体和液体材料的含水量，引起材料的尺寸变化，金属材料的腐蚀，甚至生物的存活。湿度测量和控制广泛应用于航空航天、微电子、原子能、石油化工、电力、气象、仓储等领域。鉴于湿度测量的重要性，各国都在不断更新和改革湿度标准。测量气体湿度的基本量是混合比，即水蒸气质量与干燥气体质量的比值，用重量湿度计实现。在重力式湿度计中，气流中的水蒸气和载气被分离，分别收集称重(或间接测量干燥气体的体积和密度)。然而，用重量法测量混合比在技术上是困难和复杂的。虽然露点不是最基本的湿度单位，但大部分实际湿度值都是用露点来测量的。如果将混合比与湿度的关系比作热力学温标与温度的关系，露点与湿度的关系类似于实际温标(ITS-90)与温度的关系。露点湿度计的原理可以用一个简单的实验来解释。如果把光滑的金属表面放在相对湿度低于100%的空气中冷却，当温度下降到一定值时，表面附近的相对湿度达到100%，表面就会形成露水。因为空气中的水蒸气在这个温度下是饱和的，附着在冷表面的水膜和空气中的水分处于动态平衡，即单位时间内离开和回到表面的水分子数量是相同的，这就是雷尼奥原理。原理可以这样描述:当一定体积的湿空气在恒定的总压下均匀冷却，直至空气中的水蒸气达到饱和状态时，这种状态称为露点；在冷却过程中，气体和水蒸气的分压保持不变。若空气温度为Ta，结露温度为Td，则湿空气的相对湿度可由下式计算，U=[(露点温度Td时的饱和水压)/(原始温度Ta时的饱和水压)] *查表可得100%公式中的饱和水压值。0℃以下，水蒸气达到饱和时，水在镜面上结冰，此时的温度也叫霜点。

　　目前市面上的露点仪大致可以分为以下几类:1。镜面型露点仪不同含水量的气体在不同温度下会凝结在镜面上。使用光电检测技术，检测暴露层并测量冷凝温度。2冷镜型露点仪直接露点显示。镜面制冷方式有半导体制冷、液氮制冷和高压空气制冷。镜面露点仪采用直接测量法，在保证结露检测准确、镜面制冷效率高、冷凝温度测量精确的前提下，可作为标准露点仪使用。目前国际上最高精度达到0.1℃(露点温度)，一般精度可以达到0.5℃以内。3电传感器类型露点仪利用亲水或疏水材料作为介质，形成电容或电阻。含水气体流过后，介电常数或电导率发生相应变化。通过测量当时的电容或电阻值，就可以知道当时气体的含水量。这种传感器设计在露点系统上，构成了电传感器露点分析仪。目前国际上最高精度达到1.0℃(露点温度)，一般精度可以达到3℃以内。4电解法露点仪基于五氧化二磷等物质吸收水分分解成极性分子，从而在电极上积累电荷的特性，设计了一种基于绝对含水量单位制的电解式微量水分仪。目前国际上最高精度达到1.0℃(露点温度)，一般精度可以达到3℃以内。5晶体振荡型露点仪晶体振荡型露点仪可以利用晶体润湿后振荡频率发生变化的特性来设计。这是一个比较新的技术，目前还处于不成熟的阶段。国外有相关产品，但是精度差，成本高。6 露点仪红外型露点仪可利用气体中水的红外光谱吸收特性进行设计。目前这种仪器测量低露点比较困难，主要是红外探测器的峰值检出率达不到吸收微量水的水平，气体中其他成分的含量干扰红外光谱的吸收。但这是一项非常新的技术，对于环境气体水分含量的非接触在线监测具有重要意义。7半导体传感器露点仪每个水分子都有其固有的振动频率。当它进入半导体晶格的间隙时，与电荷激发的晶格发生共振，其共振频率与水的摩尔数成正比。水分子的共振可以使半导体结发射自由电子，从而增加晶格的电导率，降低阻抗。利用这一特性设计的半导体露点仪可以测量露点为-100℃的微量水分。