湿度测量技术在环境试验设备中的应用探讨

    1 引言

    湿度是描述环境舒适性的重要指标。环境试验设备是模拟产品可能受到的各种自然环境影响的设备，现在环境试验设备模拟的自然条件越来越严酷，其湿度范围也越来越宽，从以前的 50%～98%RH 扩大到目前的 5%～98%RH，随着其湿度范围的扩大，所用到的湿度测量技术也在发生变化。本文探讨了几种湿度测量技术在环境试验设备中的应用。

    2 湿度的定义

    湿度———气体中水蒸气的含量。常用相对湿度、绝对湿度、露点温度表示湿度，它们之间有内在联系，可以通过公式换算。

    相对湿度———湿气中水蒸气的摩尔分数 X_V与相同温度和压力条件下饱和水蒸气的摩尔分数 X_SV之比值，用符号 U表示。

    绝对湿度———单位体积湿气中水蒸气的质量，用符号 d_v表示，其单位为 kg/m³。

    露点温度———压力为 P、温度为 T、混合比值为 r 的湿气，其热力学露点温度是指在此给定压力下，该湿气为水面饱和时的温度，用符号 T_d表示，其单位为℃。

    3 湿度计分类

    目前比较常见的湿度计有干湿球湿度计、电子湿度计、毛发湿度计、露点仪等。

    干湿球湿度计由两支规格、准确度相同的温度计组成，干球温度计其感温部分暴露在空气中，用以测量环境温度为干球温度；湿球温度计其感温部分用气象用湿球纱布包裹起来，并设法使湿球纱布保持湿润，纱布中的水分不断向周围空气蒸发并带走热量，使湿球的温度下降，湿球温度计所指示温度为湿球温度；干球温度与湿球温度之差为干湿差。空气湿度越低，干湿差越大，可以利用干球温度与湿球温度计算出空气的相对湿度。

    空气的相对湿度计算公式如下：

    其中，U———相对湿度，%；

    e_tw———湿球温度所对应的纯水平液面饱和水汽压，kPa；

    e_w———干球温度所对应的纯水平液面饱和水汽压，kPa；

    A———干湿球系数，℃^{- 1}；

    p———大气压，kPa；

    t_w———湿球温度，℃；

    t———干球温度，℃。

    湿度与湿度敏感物质的电性质(如电阻、电容)之间存在一定的关系，利用这种原理设计的湿度计称为电子湿度计。

    毛发湿度计是利用物质随湿度变化产生膨胀或收缩的特性而制成的湿度计。

    当一定体积的湿空气在恒定的总压力下被均匀降温时，在冷却过程中，气体和水汽两者的分压力保持不变，直到空气中的水汽达到饱和状态，该状态叫露点。通过测量露点温度来测量相对湿度的湿度计叫露点仪。