露点仪的选型及注意事项

时间：2022-06-17

湿度被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为混合比，即水蒸气质量与干气质量的比例，可通过重量法湿度计实现。但混合比技术难度大，操作繁琐，实际湿度值多采用露点测量。本文主要从露点仪分类、如何选择露点仪、露点仪测量中应注意的问题。

关键词露点仪原理；分类；正确选择露点仪；露点仪测量注意事项；露点仪测量条件选择；

湿度被定义为气体中水蒸气的含量，是一个重要的环境参数。大气中的水蒸气会影响自然的物理、化学和生物过程。湿度会影响气体的热、电、光和传递特性。环境湿度还会影响固体和液体材料的含水量，导致材料尺寸的变化、金属材料的腐蚀，甚至决定生物体的生存。湿度测量和控制广泛应用于航空航天、微电子、原子能、石化、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变其湿度标准。

测量气体湿度的基本量为混合比，即水蒸气质量与干气质量的比例，可通过重量湿度计实现。在重量湿度计中，收集和称重气流中的水蒸气和载气（或间接测量干气体的体积和密度）。然而，用重量法测量混合比技术难度大，操作繁琐。虽然露点不是较基本的湿度单位量，但实际测量的湿度值大多是露点。如果将混合比与湿度的关系与热力学温度标与温度的关系进行比较，则露点与湿度的关系与实际温度标相似（ITS-90）与温度的关系。

露点湿度计的原理可以通过简单的实验来解释。如果光滑的金属表面冷却在相对湿度低于**的空气中，当温度降低到一定值时，表面附近的相对湿度达到**，则表面将暴露。由于空气中的水蒸气在这个温度下饱和，附着在冷表面的水膜与空气中的水动态平衡，即在单位时间内离开并返回表面的水分子数相同，即Regnault原理。这一原理可以描述为：当一定量的湿空气在恒定的总压下均匀冷却，直到空气中的水蒸气饱和，称为露点；在冷却过程中，气体和水蒸气的分压保持不变。如果空气温度是Ta，露生成的温度为Td，湿空气的相对湿度，U=(露点温度Td饱和水压)/(原温Ta饱和水压)100可通过查表获得%中饱和水压值。0℃下面，当水蒸气饱和时，水在镜子上结冰，温度也被称为霜点。

市场上的露点仪大致可分为以下几类：

1 镜面露点仪

不同水分含量的气体在不同温度下的镜面上结露。采用光电检测技术，检测露层，测量结露时的温度。

2 冷镜露点仪

直接显示露点。镜面制冷方法包括：半导体制冷、液氮制冷和高压空气制冷。在用直接测量方法，确保检测准确、镜面制冷效率高、冷凝温度准确测量。目前，世界上较高精度已经达到±0.1℃(露点温度)，一般精度可达±0.5℃以内。

3 电传感器露点仪

以亲水性材料或疏水性材料为介质，形成电容或电阻。含水气体流经后，介电常数或电导率发生相应变化。当时的气体含水量可以通过测量来知道。这种基于露点单元系统的传感器构成了电传感器露点分析仪。目前，世界上较高精度已经达到±1.0℃(露点温度)，一般精度可达±3℃以内。

44 电解露点仪

利用五氧化二磷等材料将其分解成极性分子，从而在电极上积累电荷特性，设计基于**含湿量单位的电解微水分仪。目前，世界上较高精度已经达到±1.0℃(露点温度)，一般精度可达±3℃以内。

5 晶体振荡露点仪

晶体振荡露点仪可根据晶体湿度后振荡频率变化的特点设计。这是一项新技术，仍处于不成熟阶段。国外有相关产品，但精度差，成本高。

6 红外露点仪

红外露点仪可以利用气体中水吸收红外光谱的特性进行设计。目前，该仪器难以测量低露点，主要是因为红外探测器的峰值探测率不能达到微水吸收水平，气体中其他成分对红外光谱吸收的干扰。但这是一项新技术，对环境气体含水量的非接触式在线监测具有重要意义。

7 半导体传感器露点仪

每个水分子都有自然振动频率。当它进入半导体晶格的间隙时，它与充电激励晶格产生共振，其共振频率与水的摩尔数成正比。水分子的共振可以释放半导体结的自由电子，从而提高晶格的导电性，降低阻抗性。使用此功能设计的半导体露点仪可以测量-100℃露点的微量水分。

7.1 露点仪的选型

露点仪(湿度仪)的测量方法多种多样，性能和价格差异很大，这就要求我们在选择仪器时要小心，不仅要考虑性能和价格，还要考虑仪器的使用、气体的种类和腐蚀性。总体原则如下:

冷镜露点仪一般应考虑测量精度高、样气理想的要求。

(2)企业基准或实验室分析:如果测量精度要求高，可以选择冷镜仪器；如果范围要求低(露点)-80℃电解器可用于气体清洁。

(3)现场检查:如果测量精度要求高，可以选择冷镜仪(同上)；如果测量速度快或气体污染严重，较好选择阻力仪。

(4)连续在线监控:如精度要求低，可选择阻容器。

7.2 露点仪测量中应注意的问题

镜面污染对露点测量的影响：在露点测量中，镜面污染主要表现在两个方面；一种是拉乌尔效应，另一种是改变镜底的放射性水平。拉乌尔效应是由水溶性物质引起的。如果物质（通常是可溶性盐）携带在被测气体中，镜面会提前冷凝，使测量结果呈正偏差。如果污染物是不溶于水的颗粒，如灰尘，则会增加底部的散射水平，从而使光电露点仪零点漂移。此外，一些沸点低于水的蒸汽（如**物）会干扰露点的测量。因此，任何类型的露点仪都应防止对镜面的污染。一般来说，工业工艺气体分析污染的影响更为严重。但即使在纯气体测量中，镜面污染也会随着时间的推移而积累。

7.3 露点仪测量条件的选择

在露点仪的设计中，应注意直接影响露点仪热交换的各种因素，也适用于自动化程度低的露点仪操作条件的选择。主要讨论镜面冷却速度和样品气流速度。

（1）被测气体的温度通常是室温。因此，当气流通过露点室时，必须影响系统的传热和质量传递过程。当其他条件固定时，增加流量将有利于气流和镜子之间的质量传递。特别是在低霜点测量中，应适当增加流量，以加速露层的形成，但流量不能太大，否则会造成过热问题。这对于制冷功率较小的热电制冷露点仪尤为明显。过大的流量也会降低露点室的压力，流量的变化也会影响系统的热平衡。因此，根据制冷方法和露点室的结构，有必要在露点测量中选择合适的流量。一般流量范围为0.4～0.7　-1之间。为减少传热的影响，可考虑在被测气体进入露点室前进行预冷处理。

（2）镜面冷却速度的控制是露点测量中的一个重要问题。自动光电露点仪由设计决定，手动控制冷却量是操作中的一个问题。由于冷源冷却点、温度测量点和镜面之间的热传导具有一定的温度梯度。因此，热惯性会影响冷凝（霜冻）的过程和速度，并给测量结果带来误差。

词条
词条说明
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