湿度测量方法研究

　　0　引言

　　工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门,经常需要对环境湿度进行测量及控制,环境温、湿度以及工业材料水份值的监测与分析已成为普遍的技术条件之一。在常规的环境参数中,湿度是很难准确测量的一个参数,这是因为测量湿度要比测量温度更加复杂,温度是个独立的被测量,而湿度测量却受其它因素如大气压强、温度以及风速等影响。目前实验室普遍使用的毛发湿度计存在天然缺陷,误差在±7%RH左右,更谈不到环境温度的补偿问题。

　　1　湿度表示

　　在计量学中规定,湿度为物象状态的量,定义为气体中水汽的含量。湿度与生活存在着密切的关系,湿度最为常见的表示方法有相对湿度和露点。

　　相对湿度Uw是指温度为T、压力为P的湿空气中,水汽的摩尔分数与同一温度T和压力P下纯水表面的饱和水汽的摩尔分数之比,用百分数(%)表示,一般计作Uw(%RH)。任何相对湿度都是与给定的压力和温度条件相对应的,没有这一前提,给出的相对湿度数值便没有任何意义。

　　露点是指将给定的空气在水汽压不变的情况下逐渐冷却,当达到某一温度时,如果在空气中有一个光洁的平面,水汽就会在平面上凝结成露,平面成露的温度Td称为露点。在这个温度下,空气中水汽的含量为该空气达到饱和时的水汽含量。同表示水分含量的水汽分压力一样,我们用露点(温度)来表示气体的湿度。当空气的温度低于0℃时,水汽在平面上凝结成霜,此时的温度称为霜点。一般不予区分,通称为露点。

　　2　湿度测量方法

　　湿度测量从原理上划分有二、三十种之多,但湿度测量始终是困扰世界计量领域中著名的难题之一。一个看似简单的量值,深究起来,却涉及相当复杂的物理—化学理论分析和计算,实际测量中往往会忽略在湿度测量中必需注意的许多因素,因而影响湿度测量仪器的合理使用。常见的湿度测量方法有:动态法、静态法、露点法、伸缩法、干湿球法和电子式传感器法。

　　双压法、双温法是基于热力学P、V、T平衡原理,平衡时间较长;分流法是基于绝对湿气和绝对干空气的精确混合。由于采用了现代测控手段,其测量精度可达±2%RH以上,主要作为计量标准使用;静态法中的饱和盐法,是湿度测量中最常见的方法,简单易行。但饱和盐法对液、气两相的平衡要求很严,对环境温度的稳定要求较高。用起来要求等很长时间去平衡,每次开启都需要平衡6-8小时;露点法是测量湿空气达到饱和时的温度,是热力学的直接结果,准确度高,测量范围宽。计量用的精密露点仪准确度可达±0·2℃甚至更高。作为湿度标准器和湿度发生器配套使用;伸缩法是利用毛发等材料的长度随湿度而变化的特性直接指示相对湿度,如毛发湿度计。