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2019-04-15
來看看便攜式XPDM露點(diǎn)儀的五種測量方法
每個(gè)水分子都具有其自然振動頻率,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)儀可測到-100℃露點(diǎn)的微量水份。
1、重量法
是一種經(jīng)典的測量方法。讓所測樣氣流經(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,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),這對于低濕度氣體尤其困難,必須加大樣氣流量,結(jié)果會導(dǎo)致測量時(shí)間和誤差增大(測得的濕度不是瞬時(shí)值)。因而該方法只適合于測量露點(diǎn)-32℃以上的氣體,可以說市場上純粹利用該方法測濕度的儀器較少。
由以上分析可知,重量法的關(guān)鍵是怎樣測量干燥劑吸收的水分含量,因?yàn)橹苯訙y量比較困難,由此衍生了兩種間接測量吸收水含量的方法。
2、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,通過檢測該電流即可測得樣氣的濕度。該方法彌補(bǔ)了重量法的缺點(diǎn),測量量程可達(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時(shí)間,且對氣體的腐蝕性及清潔性要求較高。
3、振動頻率法
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。
4、冷鏡法
也是一種經(jīng)典的測量方法。讓樣氣流經(jīng)露點(diǎn)冷鏡室的冷凝鏡,通過等壓制冷,使得樣氣達(dá)到飽和結(jié)露狀態(tài)(冷凝鏡上有液滴析出),測量冷凝鏡此時(shí)的溫度即是樣氣的露點(diǎn)。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是精度高,尤其在采用半導(dǎo)體制冷和光電檢測技術(shù)后,不確定度甚至可達(dá)0.1℃;缺點(diǎn)是響應(yīng)速度較慢,尤其在露點(diǎn)-60℃以下,平衡時(shí)間甚至達(dá)幾個(gè)小時(shí),而且此方法對樣氣的清潔性和腐蝕性要求也較高,否則會影響光電檢測效果或產(chǎn)生'偽結(jié)露'造成測量誤差。
5、阻容法
是一種不斷完善的濕度測量方法。利用一個(gè)高純鋁棒,表面氧化成一層超薄的氧化鋁薄膜,其外鍍一層多空的網(wǎng)狀金膜,金膜與鋁棒之間形成電容,由于氧化鋁薄膜的吸水特性,導(dǎo)致電容值隨樣氣水分的多少而改變,測量該電容值即可得到樣氣的濕度。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是測量量程可更低,甚至達(dá)-100℃,另一突出優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度非常快,從干到濕響應(yīng)一分鐘可達(dá)90%,因而多用于現(xiàn)場和快速測量場合;缺點(diǎn)是精度較差,不確定度多為±2~3℃。老化和漂移嚴(yán)重,使用3~6個(gè)月必須校準(zhǔn)。該方法的典型廠家代表為英國Alpha濕度儀器公司,愛爾蘭的PANAMETRICS公司及美國的XENTAUR公司。但隨著各廠家的不斷努力,該方法正在逐漸得到完善,例如,通過改變材料和提高工藝使得傳感器穩(wěn)定度大大提高,通過對傳感器響應(yīng)曲線的補(bǔ)償作到了飽和線性,解決了自動校準(zhǔn)問題。
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