露點(diǎn)儀的測(cè)量原理及正確選型

本文從濕度測(cè)量的幾種基本方法入手，分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)和主要有代表性露點(diǎn)儀，重點(diǎn)從性能、價(jià)格、適用條件和操作的方便程度上向用戶介紹如何選用合適的露點(diǎn)儀How

一．引言
隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，為了要得到高質(zhì)量的產(chǎn)品或設(shè)備正常地運(yùn)行，許多行業(yè)諸如石化、電力、電子、航空航天、冶金、紡織等對(duì)濕度測(cè)量的要求越來越高，因而，濕度測(cè)量已逐漸成為一個(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域，在86年我國正式成立了濕度與水分專業(yè)委員會(huì)，并開展了多次學(xué)術(shù)交流會(huì)，濕度的一些計(jì)量檢定規(guī)程也逐步建立。根據(jù)有關(guān)規(guī)程，濕度被定義為氣體中的水蒸氣含量，常用單位有：克/升，PPM，mmHg，露點(diǎn)及相對(duì)濕度等。習(xí)慣上以露點(diǎn)-20℃為界把所測(cè)氣體分為高濕度氣體與低濕度氣體（即微量水），這里重點(diǎn)介紹低濕度氣體的測(cè)量。

二．濕度測(cè)量方法
根據(jù)國標(biāo)GB11605-89《濕度測(cè)量方法》所著，濕度測(cè)量共有七種方法，這里不一一贅述。筆者重點(diǎn)對(duì)市場(chǎng)上流行的幾種微量水測(cè)量方法及露點(diǎn)儀選型重新歸類并簡(jiǎn)單介紹如下：
1．重量法：
是一種經(jīng)典的測(cè)量方法。讓所測(cè)樣氣流經(jīng)某一干燥劑，其所含水分被干燥劑吸收，精確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，最大允許誤差可達(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(duì)于低濕度氣體尤其困難，必須加大樣氣流量，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致測(cè)量時(shí)間和誤差增大（測(cè)得的濕度不是瞬時(shí)值）。因而該方法只適合于測(cè)量露點(diǎn)-32℃以上的氣體，可以說市場(chǎng)上純粹利用該方法測(cè)濕度的儀器較少。
由以上分析可知，重量法的關(guān)鍵是怎樣精確測(cè)量干燥劑吸收的水分含量，因?yàn)橹苯訙y(cè)量比較困難，由此衍生了兩種間接測(cè)量吸收水含量的方法。
A.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(cè)該電流即可測(cè)得樣氣的濕度。該方法彌補(bǔ)了重量法的缺點(diǎn)，測(cè)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(duì)氣體的腐蝕性及清潔性要求較高。采用該方法的儀器較多，典型的是美國Edgetech 公司的1-C型微水儀和杜邦公司的M303及國產(chǎn)的USI系列產(chǎn)品。
B.振動(dòng)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(dòng)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(dòng)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。典型代表儀器是美國AMETEK公司的560B。
2．冷鏡法：
也是一種經(jīng)典的測(cè)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(cè)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(cè)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(duì)樣氣的清潔性和腐蝕性要求也較高，否則會(huì)影響光電檢測(cè)效果或產(chǎn)生‘偽結(jié)露’造成測(cè)量誤差。該方法的典型廠家代表是及英國的MICHELL公司,美國的General Eastern公司及瑞士的MBW公司等。
3．阻容法：
是一種不斷完善的濕度測(cè)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(cè)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(cè)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?？?，從干到濕響應(yīng)一分鐘可達(dá)90%，因而多用于現(xiàn)場(chǎng)和快速測(cè)量場(chǎng)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(duì)傳感器響應(yīng)曲線的補(bǔ)償作到了飽和線性，解決了自動(dòng)校準(zhǔn)問題。代表產(chǎn)品為英國MICHELL的EASYDEW系列，采用陶瓷基底的氧化鋁電容及C2TX微處理器。

三．如何選擇儀器
露點(diǎn)儀（濕度儀器）測(cè)量的方法可謂五花八門，其性能與價(jià)格也相差懸殊，這就要求我們選用儀器時(shí)要謹(jǐn)慎小心，不但要考慮到性能和價(jià)格，還應(yīng)該考慮到儀器使用的場(chǎng)合和所測(cè)氣體的種類及腐蝕性等?？傮w原則如下：
1）國家級(jí)濕度基準(zhǔn)：考慮到要求測(cè)量準(zhǔn)確度高，樣氣理想，一般應(yīng)選用冷鏡式露點(diǎn)儀，如美國GE公司的M3，英國MICHELL的S4000TRS，美國Edgetech公司M300或瑞士MBW公司DP30等露點(diǎn)儀，用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際量程和精度選用合適的產(chǎn)品。
2）企業(yè)基準(zhǔn)或?qū)嶒?yàn)室分析：如果測(cè)量準(zhǔn)確度要求較高，可選用冷鏡法儀器，如，英國MICHELL公司的S4000系列產(chǎn)品或瑞士MBW公司的DP19；如果量程要求較低（露點(diǎn)-80℃以下）且氣體較清潔，可選用電解法儀器，如美國Edgetech公司的1-C，杜邦公司的M303。
3）現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)：如果測(cè)量準(zhǔn)確度要求較高，可選用冷鏡法儀器（同上）；如果要求測(cè)量速度快或氣體污染較重，最好選用阻容法儀器，如英國Alpha濕度儀器公司的SADPmini手持式露點(diǎn)儀，或美國XENTAUR公司的XPDM等。
連續(xù)在線監(jiān)測(cè)：如果精度要求不太高，可選用阻容法儀器，如英國Alpha濕度儀器公司的DS-1000在線露點(diǎn)儀或新型的DS-2000在線露點(diǎn)儀，以及美國XENTAUR公司的XDT型，它們共同具有價(jià)格低且安裝調(diào)試方便的特點(diǎn)；如果精度要求較高，可選用美國AMETEK公司的560B或冷鏡式儀表。


四．附表：市場(chǎng)上部分進(jìn)口微水儀資料對(duì)照表
廠 家 型 號(hào) 原 理 量 程 精 度 性價(jià)比 應(yīng)用場(chǎng)合
英國MICHELL公司
Easydew陶瓷基底阻容法-100～+20℃ ±2℃ 價(jià)格適低 方便快速 實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)
本安防爆
Transmet 同上 價(jià)格較低 方便快速 實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)
本安防爆
Cemet II IS同上 價(jià)格適中 方便快速 實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)
Optidew Vision  冷鏡法  -24～+90℃ 價(jià)格適中 相對(duì)濕度標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量
S4000 TRS 冷鏡法  -100～+20℃ 價(jià)格高 低露點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量

美國GE公司 M3，M4 冷鏡法 -80～+80℃ ±0.15℃ 價(jià)格高 標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量

美國Edgetech公司 M300 冷鏡法 -75～+75℃ 0.15℃ 價(jià)格高 標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量
2000系列 -50～+80℃ 價(jià)格高 實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)
V-系列 -50～+80℃ 價(jià)格較高 在線測(cè)量
1-C 電解法 0～500ppm ±5% 價(jià)格較高 實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)

瑞士MBW公司 DP19 冷鏡法 -60～+20℃ ±0.2℃ 價(jià)格昂貴 實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)
DP30 -100～+20℃ ±0.1℃ 價(jià)格昂貴 標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量

美國杜邦公司 M303 電解法 0～1000ppm ±5% 價(jià)格較高 實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)

美國AMTEK公司 560B 振動(dòng)
頻率法 0～1000ppm ±5% 價(jià)格較高 在線測(cè)量

愛爾蘭PANAMETRICS SYSTE 阻容法 -80～0℃ ±3℃ 價(jià)格適中 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量

美國Xautaur公司 XPDM 阻容法 -100～+20℃ ±3℃ 價(jià)格較高 現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室
CDT 在線測(cè)量

分析的比較全面,部得好好學(xué)學(xué)  :)

我們單位在線測(cè)量都是用維薩拉VAISALA的露點(diǎn)變送器DMT242A、DMT142CS用的聚酯薄膜傳感器Drycap精度（-80~20）度±2度。聲稱可以2年校準(zhǔn)一次，大師見多識(shí)廣，可不可以也介紹一下。還有溫濕度計(jì)用的傳感器HUMICAP精度（0~90）%RH±1%RH

維薩拉VAISALA的露點(diǎn)變送器DMT242A、DMT142CS用的聚酯薄膜傳感器Drycap精度（-80~20）度±2度。
這個(gè)實(shí)際上是測(cè)試相對(duì)濕度后換算成露點(diǎn)的，這類濕敏元件在告示的情況下才容易壞，低濕度應(yīng)用的話，兩年校準(zhǔn)一次應(yīng)該能實(shí)現(xiàn)。
從濕度溯源的角度來看還是直接使用測(cè)量露點(diǎn)的產(chǎn)品比較好。

可不可以在傳感器測(cè)試原理上分析詳細(xì)一些

原帖由 zjt-battery 于 2006-12-27 10:42 發(fā)表
可不可以在傳感器測(cè)試原理上分析詳細(xì)一些

我也這樣想的，同感！

詳細(xì)分析請(qǐng)到濕度網(wǎng)查閱~~~~~
http://www.chinashidu.cn/bbs/

好文!怎么不早點(diǎn)被我看到呢......

建議你可以選擇英國密析爾露點(diǎn)儀，他們?cè)跐穸葴y(cè)量領(lǐng)域覆蓋的產(chǎn)品很齊全，專業(yè)從事濕度測(cè)量的一家公司  。從阻抗式到冷鏡式 ，從露點(diǎn)儀到濕度校驗(yàn)系統(tǒng) 及濕度發(fā)生器，從普通露點(diǎn)儀到天然氣露點(diǎn)儀，及天然氣碳?xì)渎饵c(diǎn)儀，都有在做。

分析的很好，但是對(duì)于冷鏡式露點(diǎn)儀，樓主還漏了一個(gè)品牌：日本神榮Dew Star系列。日本神榮的冷鏡式露點(diǎn)儀，分為三種：Dew Star S-1（-35～+50℃ ）、Dew Star S-2（-75～+15℃ ）和Dew Star S-3（0～+95℃ ）。價(jià)格適中  標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量   實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)。

原帖由 wshhbx 于 2009-4-7 11:18 發(fā)表
建議你可以選擇英國密析爾露點(diǎn)儀，他們?cè)跐穸葴y(cè)量領(lǐng)域覆蓋的產(chǎn)品很齊全，專業(yè)從事濕度測(cè)量的一家公司  。從阻抗式到冷鏡式 ，從露點(diǎn)儀到濕度校驗(yàn)系統(tǒng) 及濕度發(fā)生器，從普通露點(diǎn)儀到天然氣露點(diǎn)儀，及天然氣碳?xì)渎饵c(diǎn)儀，都有在做。 ...

我們用的就是密析爾,失準(zhǔn)幾次了,拿到南京去調(diào)

請(qǐng)教樓主，如果想買一個(gè)準(zhǔn)確度比較高的投入式的露點(diǎn)儀，有什么款型推薦么？