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冷鏡式露點(diǎn)儀介紹
濕度測量儀器從原理上可分為冷鏡式、*吸收電解式、Al2O3電容式、薄膜電容式、電阻式、干濕球、機(jī)械式。其中*吸收電解式微水儀、Al2O3電容式露點(diǎn)儀一般用于低濕范圍的測量,而電阻式、干濕球、機(jī)械式濕度計(jì)只能用于相對濕度的測量,冷鏡式、薄膜電容式濕度計(jì)則不僅能用于低濕的測量,還能用于中高濕,即相對濕度的測量。上述各種原理的儀器各有其優(yōu)缺點(diǎn)。其中冷鏡式露點(diǎn)儀是Z準(zhǔn)確、*、Z基本的測量方法,被廣泛地用于標(biāo)準(zhǔn)傳遞,但其缺點(diǎn)是價(jià)格比較昂貴,并需要有經(jīng)驗(yàn)的人操作及保養(yǎng)。
冷鏡式露點(diǎn)儀
測量原理
被測濕氣進(jìn)入露點(diǎn)測量室時(shí)掠過冷鏡面,當(dāng)鏡面溫度高于濕氣的露點(diǎn)溫度時(shí),鏡面呈干燥狀態(tài),此時(shí)光電檢露裝置中光源發(fā)出的光照在鏡面上,幾乎*反射,由光電傳感器感應(yīng)到并輸出光電信號,經(jīng)控制回路比較、放大、驅(qū)動熱電泵,對鏡面致冷。當(dāng)鏡面溫度降至濕氣露點(diǎn)溫度時(shí),鏡面上開始結(jié)露(霜),光照在鏡面上出現(xiàn)漫反射,光電傳感器感應(yīng)到的反射信號隨之減弱,此變化經(jīng)控制回路比較、放大后調(diào)節(jié)熱電泵激勵(lì),使其制冷功率適當(dāng)減小,Z后,鏡面溫度保持在樣氣露點(diǎn)溫度上。鏡面溫度由一緊貼在冷鏡面下方的鉑電阻溫度傳感器感應(yīng),并顯示在顯示窗上。
目前世界上生產(chǎn)冷鏡式露點(diǎn)儀的公司,例如英國MICHELL、芬蘭VAISALA、美國Edgetech等公司均是采用這一原理,英國的MICHELL則是采用雙光路檢測系統(tǒng)(產(chǎn)品),即同時(shí)對反射光及散射光進(jìn)行檢測,芬蘭Vaisala則是利用聲波作檢測系統(tǒng)。
英國密析爾(MICHELL)儀表為Z大的濕度露點(diǎn)儀表生產(chǎn)廠家,在歐洲濕度檢測領(lǐng)域有過半的*,擁有超過35年的專業(yè)技術(shù),開發(fā)一整套變送器、露點(diǎn)儀、校驗(yàn)系統(tǒng)等產(chǎn)品,歐盟/美國國家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室全都是使用MICHELL產(chǎn)品作為標(biāo)準(zhǔn)儀器。我們英國密析爾(MICHELL)儀表在中國地區(qū)全程銷售技術(shù)提供商,咨詢產(chǎn)品。 MICHELL生產(chǎn)的冷鏡式露點(diǎn)儀性價(jià)比高于其他產(chǎn)品,2008年推出S8000新型冷鏡式露點(diǎn)儀,已經(jīng)得到各大電網(wǎng)公司以及電力試驗(yàn)研究所所使用。在高溫(例如+35度以上)情況下穩(wěn)定性由于其他牌子,能夠穩(wěn)定測量-60度露點(diǎn)。
在測量過程中,隨著溫度的降低,被測氣體中的水汽接近飽和狀態(tài),由于引力作用,水分子吸附在鏡面上形成一層薄薄的水膜。這是形成露的*階段。當(dāng)鏡面溫度繼續(xù)下降時(shí),水膜的厚度逐漸增加,這是形成露的第二階段。在這一階段內(nèi),自由表面對水分子的引力與水膜的表面張力之間的力量對比開始發(fā)生變化,后者的影響逐漸起支配作用。此時(shí)冷卻表面上的任何不穩(wěn)定的因素,例如鏡面上的微小傷痕等,都會使水膜縮聚成液滴。隨著鏡面溫度的進(jìn)一步下降,露滴開始出現(xiàn),通過顯微鏡可以看到孤立生長而且分布不規(guī)則的露滴,然后露層以很快的速度在表面上擴(kuò)散,此時(shí)可以認(rèn)為液-汽平衡開始,即達(dá)到露點(diǎn)。
鏡面結(jié)構(gòu)
鏡面應(yīng)憎水,具有良好的導(dǎo)熱性,還要耐磨、耐腐蝕,光學(xué)性能好。在過去曾使用金做鏡面,目前則主要使用銠做鏡面。
鏡面致冷
在過去曾使用過蒸發(fā)、機(jī)械致冷、液化氣體或干冰致冷、壓縮空氣致冷,目前Z常用的則是熱電致冷或熱電與機(jī)械致冷相結(jié)合(露點(diǎn)低于-60℃)。
熱電致冷又稱半導(dǎo)體致冷,帕爾貼致冷(來自其英文名稱Peltier)。其原理是當(dāng)有一股直流電通過由兩種不同的金屬組成的NP元件時(shí),熱量會從一種金屬傳遞到另一種金屬,正好與熱電偶測溫相反。因此當(dāng)將帕爾帖的冷端與鏡面相連,其另一端作為散熱端時(shí),便可將鏡面致冷。為了獲得不同程度的低溫可采用多級疊加的辦法。資料顯示,一般說來,假如室溫為25℃時(shí),一級致冷時(shí),冷熱端溫差可達(dá)55℃,二級致冷時(shí)冷熱端溫差可達(dá)75℃,四級致冷時(shí)冷熱端溫差可達(dá)105℃,五級致冷時(shí)冷熱端溫差可達(dá)120℃。不同公司的產(chǎn)品其致冷量也會有稍許的不同。熱端溫度越高,致冷效率越高,冷熱端溫差越大。為了降低冷端的溫度,通常會采用風(fēng)冷、水冷及機(jī)械致冷來降低熱端的溫度。但也不是可以無限制地降低。需要注意的是其致冷能力并不能代表露點(diǎn)儀的測量范圍。露點(diǎn)儀的測量范圍的定義是鏡面上可以獲得穩(wěn)定的,具有一定厚度的露或霜層時(shí)鏡面的溫度,因此在一般的露/霜點(diǎn)下,其測量范圍一般比其致冷能力高5℃,在低霜點(diǎn)的情況下,一般高10℃~12℃。例如XX公司生產(chǎn)的DP19露點(diǎn)儀,當(dāng)室溫為10℃時(shí),其Z低測量范圍為-60℃,當(dāng)室溫為20℃時(shí),其Z低測量范圍為-55℃,當(dāng)室溫為35℃時(shí),其Z低測量范圍為-45℃,英國MICHELL公司新產(chǎn)品S8000,當(dāng)室溫為40℃時(shí),其Z低測量范圍仍保持為-60℃,比較穩(wěn)定。由于氫氣及氦氣的熱導(dǎo)率較高,因此其測量范圍會縮小幾度。當(dāng)被測氣體的壓力增大,其測量范圍也會縮小,對于空氣和氮?dú)鈦碚f,在高于常壓的情況下,每增加1個(gè)大氣壓,其測量范圍降低0.67℃左右。
測溫裝置
目前絕大部分采用四線制鉑電阻測溫。鉑電阻感溫元件在相當(dāng)寬的溫度范圍內(nèi)阻值 和溫度近于線性關(guān)系,精度高,穩(wěn)定性好,輸出信號較強(qiáng),便于數(shù)字顯示。
取樣管路
由于大氣中的水含量都很高,并且水分子為極性分子,極易吸咐在管路內(nèi)壁或透過管路。因此在測量時(shí)氣路系統(tǒng)一定要密封好,管壁厚度至少為1mm,以防止外界環(huán)境水分侵入引入滲漏。假如測量環(huán)境溫度變化較大時(shí),應(yīng)再次檢查管路的密封。
如果被測氣體直接排放入大氣,應(yīng)考慮大氣中的水分向測量系統(tǒng)內(nèi)部擴(kuò)散的問題。Z常用的辦法是在排氣口接上一段適當(dāng)長度的管子,其長度和管徑以不影響測量腔的壓力為原則。取樣管路要盡量短,盡可能減少接頭的數(shù)量和避免“死空間",以減少本底水分的干擾。取樣管路和測量腔內(nèi)壁力求干凈,光潔度要好,選用憎水性強(qiáng)的材料。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們可以得到如下選材順序:不銹鋼、PTFE、銅、聚乙烯,Z差的是尼龍和橡膠管,在低霜點(diǎn)測量中不應(yīng)使用。另外在低霜點(diǎn)測量時(shí),盡管使用內(nèi)拋光的不銹鋼管,管子外徑一般為6mm或1/4英寸。露點(diǎn)儀測量濕度時(shí),流量范圍一般為0.25L/min~1L/min。在這一范圍內(nèi),流速的改變不會影響測量結(jié)果。
應(yīng)用范圍
露點(diǎn)儀的測量范圍較廣,目前英國MICHELL公司開發(fā)的一系列露點(diǎn)儀的測量范圍已達(dá)到-95℃~70℃,可以滿足絕大多數(shù)的測量要求。
優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):屬基本測量,測量準(zhǔn)確,并且儀器比較穩(wěn)定無漂移,目前準(zhǔn)確度Z高的儀器可達(dá)±0.1℃。
缺點(diǎn):對操作人員的要求較高。
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