风速影响湿度测量问题的探讨

　　在气候环境实验中,湿度是实验条件中的一个重要的物理量,它对产品和零部件的物理特性、机械特性、电气特性都将有一定的危害,加快物件的破坏和机理的失效。而作为模拟湿热环境条件的湿热实验设备,其主要用途就是进行产品的湿热实验,以检验产品在湿热条件下的适应性,为提高产品在湿热环境下防护能力和可靠性提供科学依据。如要使湿热实验设备准确地模拟出特定的湿热环境条件,对湿热实验设备的湿度进行准确测量和控制是必不可少的。然而,湿度受外界环境条件影响很大,这样给湿度的精确测量和控制带来了不少难题。

　　1　风速对湿度测量的影响

　　湿度有两种表示方式:绝对湿度和相对湿度,但通常大多采用相对湿度。所谓相对湿度,就是空气中水蒸汽压力和同温度下饱和水蒸汽压力之比值。目前,相对湿度的测量方法有干湿球法、露点法和湿敏电阻(容)法等,但大多数都采用干湿球法。它是通过测干球温度和湿球温度,再查对应的水蒸汽分压力,然后利用公式(1)计算出相对湿度。露点法的测温原理类似于干湿球法.

　　利用干湿球法测相对湿度的数学表达式为

　　式中,V为相对湿度,%RH;e为实际水汽压,kPa;E为干球温度t所对应的饱和水汽压力,kPa;E′为湿球温度t′所对应的饱和水汽压力,kPa;A为干湿球系数,℃-1;P为大气压,kPa。

　　由(1)式可以看出,P=1 000 mPa为一定值时,影响相对湿度有以下因素:

　　(1)E和E′对V的影响

　　E和E′主要取决于温度t和t′,而t和t′的测量精度除了依赖于温度计的精度,还依赖于实验空间的湿度均匀性。

　　对于不同的温度计而言,由于加工和材料的细微差异,不同的温度计都有一个误差曲线,从而使温度测量出现明显的误差。目前,有的实验设备采用铂热电阻作为感温元件,以提高测温精度,但铂热电阻也存在这方面的问题,如同样精度的温度计,在45℃时,一只为45.1℃,另一只为44.9℃,如果用它们组成干湿球,就会出现明显的误差,因而,由于温度测量的误差导致了相对湿度测量的误差。另外,不同的传感器,其响应时间常数不同,对湿度的敏感度不同,时间常数大的传感器反映迟钝,而时间常数小的传感器反映迅速,这样,导致在同一时刻各点所测的湿度不同。

　　湿度的均匀性好坏主要受空气对流的影响,而湿度主要受温度的影响,要保证湿度均匀性,其前提是其温度均匀性也要好。温度均匀性主要受设备壁面温度与空气流组织的综合影响,现在,一般的环境气候实验设备,室内主风路采用上送风下回风,夹套风路采用下送风上回风或混合流等送风方式,以提高实验室中温湿度均匀性,然而由于实验加载、实验空间以及其他原因,阻碍了空气对流,使得各测实点的风速不尽相同,不能满足国军标关于实样周围空气层内的任一部位的空气流速应保持在0.2~2 m/s的要求。另外,由于国军标规定温度误差为±2℃,因此处于这样温度场当中的各个传感器测得的湿度偏差将很大。例如,某型号湿热实验设备几何中心的温度为45℃,湿度为90%RH,而在其有效工作空间6个测实点,利用同样精度的干湿球湿度计测得各点的温度分别为:45.6,45.2,44.8,43.9,45.3和44.9℃,各点的相对湿度分别为:88.3,89.4,90.7,92.4,89.3和90.8%RH,因此各点的相对湿度差异是明显的。