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注冊(cè)計(jì)量師考試計(jì)量專(zhuān)業(yè)實(shí)務(wù)復(fù)習(xí)講義

濕度和濕度測(cè)量基本知識(shí)

隨著社會(huì)的發(fā)展，社會(huì)的各行各業(yè)甚至在我們?nèi)粘５纳钪卸己蜐穸嚷?lián)系得越來(lái)越緊密，在很多方面已經(jīng)成為了非常重要的參數(shù)，那么到底怎樣理解“濕度”及和它相關(guān)的一些名詞呢？下面就讓我們一起走進(jìn)“濕度”的大家庭，一同去認(rèn)識(shí)一下它們。

一、濕度定義

濕度很久以前就與生活存在著密切的關(guān)系，但用數(shù)量來(lái)進(jìn)行表示較為困難。對(duì)濕度的表示方法有絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、露點(diǎn)、濕氣與干氣的比值（重量或體積）等等。首先讓我們先來(lái)認(rèn)識(shí)一下和濕度相關(guān)的幾個(gè)常用名記詞。

1、相對(duì)濕度（Relative humidity）：在計(jì)量法中規(guī)定，濕度定義為“物象狀態(tài)的量”。日常生活中所指的濕度為相對(duì)濕度，用RH%表示。總言之，即氣體中（通常為空氣中）所含水蒸氣量（水蒸氣壓e）與其空氣相同情況下飽和水蒸氣量（飽和水蒸氣壓es）的百分比。 用符號(hào)表示為∶rh=e/es×100%

但是，溫度和壓力的變化導(dǎo)致飽和水蒸氣壓的變化，rh也將隨之而變化。

下面解釋一下飽和水蒸氣壓

飽和水蒸氣壓（Saturation Vapor Pressure） ：氣體中所含水蒸氣的量是有限度的，當(dāng)這個(gè)量達(dá)到限度的狀態(tài)即可稱(chēng)之為飽和，此時(shí)的水蒸氣壓即稱(chēng)為飽和水蒸氣壓。此物理量亦隨著溫度，壓力的變化而變化，并且0℃以下即使同一濕度，與水共存的飽和水蒸氣壓（esw）和與冰共存的飽和水蒸氣壓（esi）的值不同，通常所采用的是與水共存的飽和水蒸氣壓（esw）。

2、絕對(duì)濕度（Absolute humidity）：?jiǎn)挝惑w積（1m3）的氣體中含有水蒸氣的質(zhì)量（g）。 表示∶D=g/m3 但是，即使水蒸氣量相同，由于溫度和壓力的變化氣體體積也要發(fā)生變化，即絕對(duì)濕度D發(fā)生變化。D為容積基準(zhǔn)。

3、露點(diǎn)（Dew Point）溫度較高的氣體其所含水蒸氣也較多，將此氣冷卻后，其所含水蒸氣的量即使不發(fā)生變化，相對(duì)濕度增加，當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)相對(duì)rh達(dá)到100%飽和，此時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行冷卻的話(huà)，其中一部分的水蒸氣將凝聚成露。此時(shí)的溫度即為露點(diǎn)溫度（Dew Point Temperature）。露點(diǎn)在0℃以下結(jié)冰時(shí)即為霜點(diǎn)（Frost Point）。

二、濕度測(cè)量方法

濕度測(cè)量從原理上劃分有二、三十種之多。但濕度測(cè)量始終是世界計(jì)量領(lǐng)域中著名的難題之一。一個(gè)看似簡(jiǎn)單的量值，深究起來(lái)，涉及相當(dāng)復(fù)雜的物理—化學(xué)理論分析和計(jì)算，初涉者可能會(huì)忽略在濕度測(cè)量中必需注意的許多因素，因而影響傳感器的合理使用。

常見(jiàn)的濕度測(cè)量方法有：動(dòng)態(tài)法（雙壓法、雙溫法、分流法），靜態(tài)法（飽和鹽法、硫酸法），露點(diǎn)法，干濕球法和電子式傳感器法。

① 雙壓法、雙溫法是基于熱力學(xué)P、V、T平衡原理，平衡時(shí)間較長(zhǎng)，分流法是基于絕對(duì)濕氣和絕對(duì)干空氣的精確混合。由于采用了現(xiàn)代測(cè)控手段，這些設(shè)備可以做得相當(dāng)精密，卻因設(shè)備復(fù)雜，昂貴，運(yùn)作費(fèi)時(shí)費(fèi)工，主要作為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量之用，其測(cè)量精度可達(dá)±2%RH以上。

② 靜態(tài)法中的飽和鹽法，是濕度測(cè)量中最常見(jiàn)的方法，簡(jiǎn)單易行。但飽和鹽法對(duì)液、氣兩相的平衡要求很?chē)?yán)，對(duì)環(huán)境溫度的穩(wěn)定要求較高。用起來(lái)要求等很長(zhǎng)時(shí)間去平衡，低濕點(diǎn)要求更長(zhǎng)。特別在室內(nèi)濕度和瓶?jī)?nèi)濕度差值較大時(shí)，每次開(kāi)啟都需要平衡6~8小時(shí)。2012年注冊(cè)計(jì)量師考試

③ 露點(diǎn)法是測(cè)量濕空氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度，是熱力學(xué)的直接結(jié)果，準(zhǔn)確度高，測(cè)量范圍寬。計(jì)量用的精密露點(diǎn)儀準(zhǔn)確度可達(dá)±0.2℃甚至更高。但用現(xiàn)代光—電原理的冷鏡式露點(diǎn)儀價(jià)格昂貴，常和標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器配套使用。

④干濕球法，這是18世紀(jì)就發(fā)明的測(cè)濕方法。歷史悠久，使用最普遍。干濕球法是一種間接方法，它用干濕球方程換算出濕度值，而此方程是有條件的：即在濕球附近的風(fēng)速必需達(dá)到2.5m/s以上。普通用的干濕球溫度計(jì)將此條件簡(jiǎn)化了，所以其準(zhǔn)確度只有5~7%RH，干濕球也不屬于靜態(tài)法，不要簡(jiǎn)單地認(rèn)為只要提高兩支溫度計(jì)的測(cè)量精度就等于提高了濕度計(jì)的測(cè)量精度。

⑤電子式濕度傳感器法

電子式濕度傳感器產(chǎn)品及濕度測(cè)量屬于90年代興起的行業(yè)， 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。濕敏傳感器正從簡(jiǎn)單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測(cè)的方向迅速發(fā)展，為開(kāi)發(fā)新一代濕度測(cè)控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，也將濕度測(cè)量技術(shù)提高到新的水平。

三、濕度測(cè)量方案的選擇

現(xiàn)代濕度測(cè)量方案最主要的有兩種：干濕球測(cè)濕法，電子式濕度傳感器測(cè)濕法。下面對(duì)這兩種方案進(jìn)行比較，以便客戶(hù)選擇適合自己的濕度測(cè)量方法。

干濕球濕度計(jì)的特點(diǎn)：

早在18世紀(jì)人類(lèi)就發(fā)明了干濕球濕度計(jì)，干濕球濕度計(jì)的準(zhǔn)確度還取決于干球、濕球兩支溫度計(jì)本身的精度；濕度計(jì)必須處于通風(fēng)狀態(tài)：只有紗布水套、水質(zhì)、風(fēng)速都滿(mǎn)足一定要求時(shí)，才能達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度。干濕球濕度計(jì)的準(zhǔn)確度只有5%一7%RH。

干濕球測(cè)濕法采用間接測(cè)量方法，通過(guò)測(cè)量干球、濕球的溫度經(jīng)過(guò)計(jì)算得到濕度值，因此對(duì)使用溫度沒(méi)有嚴(yán)格限制，在高溫環(huán)境下測(cè)濕不會(huì)對(duì)傳感器造成損壞。

干濕球測(cè)濕法的維護(hù)相當(dāng)簡(jiǎn)單，在實(shí)際使用中，只需定期給濕球加水及更換濕球紗布即可。與電子式濕度傳感器相比，干濕球測(cè)濕法不會(huì)產(chǎn)生老化，精度下降等問(wèn)題。所以干濕球測(cè)濕方法更適合于在高溫及惡劣環(huán)境的場(chǎng)合使用。

電子式濕度傳感器的特點(diǎn)：

電子式濕度傳感器是近幾十年，特別是近20年才迅速發(fā)展起來(lái)的。濕度傳感器生產(chǎn)廠在產(chǎn)品出廠前都要采用標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器來(lái)逐支標(biāo)定，電子式濕度傳感器的準(zhǔn)確度可以達(dá)到2%一3%RH。

在實(shí)際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時(shí)間一長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生老化，精度下降，濕度傳感器年漂移量一般都在±2%左右，一般情況下，生產(chǎn)廠商會(huì)標(biāo)明1次標(biāo)定的有效使用時(shí)間為1年或2年，到期需重新標(biāo)定。九純健科技的濕度傳感器每年的漂移量在±1%以?xún)?nèi)，我們可以對(duì)九純健的產(chǎn)品進(jìn)行免費(fèi)標(biāo)定，同時(shí)也可以為其它品牌的產(chǎn)品代為標(biāo)定。

電子式濕度傳感器的精度水平要結(jié)合其長(zhǎng)期穩(wěn)定性去判斷，一般說(shuō)來(lái)，電子式濕度傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和使用壽命不如干濕球濕度傳感器。

四、濕度傳感器選擇的注意事項(xiàng)

①.選擇測(cè)量范圍

和測(cè)量重量、溫度一樣，選擇濕度傳感器首先要確定測(cè)量范圍。除了氣象、科研部門(mén)外，搞溫、濕度測(cè)控的一般不需要全濕程（0-100%RH）測(cè)量。

②、選擇測(cè)量精度

測(cè)量精度是濕度傳感器最重要的指標(biāo)，每提高—個(gè)百分點(diǎn)，對(duì)濕度傳感器來(lái)說(shuō)就是上一個(gè)臺(tái)階，甚至是上一個(gè)檔次。因?yàn)橐_(dá)到不同的精度，其制造成本相差很大，售價(jià)也相差甚遠(yuǎn)。所以使用者一定要量體裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖”。

如在不同溫度下使用濕度傳感器，其示值還要考慮溫度漂移的影響。眾所周知，相對(duì)濕度是溫度的函數(shù)，溫度嚴(yán)重地影響著指定空間內(nèi)的相對(duì)濕度。溫度每變化0.1℃。將產(chǎn)生0.5%RH的濕度變化（誤差）。使用場(chǎng)合如果難以做到恒溫，則提出過(guò)高的測(cè)濕精度是不合適的。

多數(shù)情況下，如果沒(méi)有精確的控溫手段，或者被測(cè)空間是非密封的，±5%RH的精度就足夠了。對(duì)于要求精確控制恒溫、恒濕的局部空間，或者需要隨時(shí)跟蹤記錄濕度變化的場(chǎng)合，再選用±3%RH以上精度的濕度傳感器。

而精度高于±2%RH的要求恐怕連校準(zhǔn)傳感器的標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器也難以做到，更何況傳感器自身了。相對(duì)濕度測(cè)量?jī)x表，即使在20—25℃下，要達(dá)到2%RH的準(zhǔn)確度仍是很困難的。通常產(chǎn)品資料中給出的特性是在常溫（20℃±10℃）和潔凈的氣體中測(cè)量的 。

盛世瑞恩濕度傳感器充分考慮到了溫度對(duì)濕度的影響，內(nèi)部經(jīng)過(guò)完全標(biāo)定和溫度補(bǔ)償，以盡可能的消除或降低溫度對(duì)濕度的影響，以此來(lái)提高傳感器的測(cè)量準(zhǔn)確度，測(cè)量準(zhǔn)確度可達(dá)2%RH，1.8%RH.

③、考慮時(shí)漂和溫漂

在實(shí)際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時(shí)間一長(zhǎng)，電子式濕度傳器會(huì)產(chǎn)生老化，精度下降，電子式濕度傳器年漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。一般情況下，生產(chǎn)廠商會(huì)標(biāo)明1次標(biāo)定的有效使用時(shí)間為1年或2年，到期需重新標(biāo)定。

④、其它注意事項(xiàng)

濕度傳感器是非密封性的，為保護(hù)測(cè)量的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，應(yīng)盡量避免在酸性、堿性及含有機(jī)溶劑的氣氛中使用。也避免在粉塵較大的環(huán)境中使用。為正確反映欲測(cè)空間的濕度，還應(yīng)避免將傳感器安放在離墻壁太近或空氣不流通的死角處。如果被測(cè)的房間太大，就應(yīng)放置多個(gè)傳感器。

有的濕度傳感器對(duì)供電電源要求比較高，否則將影響測(cè)量精度?；蛘邆鞲衅髦g相互干擾，甚至無(wú)法工作。使用時(shí)應(yīng)按照技術(shù)要求提供合適的、符合精度要求的供電電源。

傳感器需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸時(shí)，要注意信號(hào)的衰減問(wèn)題。

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