饱和盐溶液湿度发生器的原理与不确定度评定

　　1引言

　　湿度，一个看似简单的量值，易受很多因素的影响，涉及复杂的物理化学理论分析和计算。湿度测量远不如温度压力等参数的测量那么成熟，始终是世界计量测试技术领域中的难题之一。

　　饱和盐溶液湿度发生器也称固定点湿度发生器。具有：设备简单、使用方便、性价比高;湿度值稳定、破坏后易恢复、复现性很好等优点。只要用法得当，在恒温和充分平衡的条件下能够产生水蒸汽压力稳定的平衡体系，达到进行校准的条件。因为它的性能在很多方面优于动态法湿度发生器，所以在湿度测量校准领域应用广泛。

　　2原理

　　在一个密闭的容器内装入适量的某种盐的饱和溶液，静置于恒温环境内，经过足够时间后，容器内盐、盐溶液、上部气空间就形成了一个三相平衡体系。这是因为在饱和盐溶液中存在着电离和水合两种作用，溶液表面存在着蒸发和凝结两种作用，处于一种动态平衡状态。正是这些动态平衡的作用，使得水气两相交界面附近的空间内湿度趋于稳定。随着时间的推移，这一空间逐渐向上扩大，直到界面上部的封闭气空间形成稳定均匀的湿度场。

　　盐本身的性质决定了其饱和溶液的湿度值，在恒定的温度下，一种盐的饱和溶液对应一个固定的湿度值，采用不同的盐类而形成一系列的湿度点，从氟化铯、氯化锂、氯化钠到硫酸钾，湿度可以从 5%RH 到98%RH，精度可以达到 2%RH，湿度计量器具检定系统表(JJG2046-1990)中规定这种湿度发生器为二级计量标准器具。国际法定计量组织(OIML)对“饱和盐溶液标准相对湿度表”形成的国际建议草案，已于1994 年 6 月经国际法定计量组织成员国表决通过。在考虑了湿度点间距、温度系数、稳定性与常用常见的程度后，可以从国际建议草案中选出 6 种盐，组成一套饱和盐溶液相对湿度标准，如表 1 所示。

　　3不确定度评定的实验研究

　　3.1实验设计

　　用一支校准过的湿度探头来研究下述因素对NaCl饱和盐溶液湿度发生器的影响。

　　C1)湿度场的稳定性:保证测量条件相同，连续观测。

　　(2)湿度场的均匀性:探头距液面高度不等，保证其他条件相同，测量湿度。

　　(3)气空间体积与蒸发面积的比值对湿度的影响:在其他条件相同时，将饱和溶液分别注至不同高度的液面，其蒸发面积与气空间体积的比值不同，平衡后测量湿度值。用一支经过校准的湿度探头研究上述因素对NaCl饱和盐溶液湿度发生器的影响。

　　3.2实验过程

　　(1)取一只洁净的磨砂日玻璃锥形瓶和与之配套的橡胶塞，在橡胶塞上一个与探头匹配的孔。