各種露點濕度測量方法及其優缺點分析

測試原理
       濕度測量儀器從原理上可分為冷鏡式、吸收電解式、電容式、薄膜電容式、電阻式、干濕球、機械式。其中吸收電解式微水儀、電容式露點儀一般用于低濕范圍的測量，而電阻式、干濕球、機械式濕度計只能用于相對濕度的測量，冷鏡式、薄膜電容式，濕度計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缺點。其中冷鏡式露點儀是*準確、*可靠、*基本的測量方法，被廣泛地用于標準傳遞，但其缺點是價格比較昂貴，并需要有經驗的人操作及保養。

1.冷鏡式露點儀 

測量原理 ：

被測濕氣進入露點測量室時掠過冷鏡面，當鏡面溫度高于濕氣的露點溫度時，鏡面呈干燥狀態，此時光電檢露裝置中光源發出的光照在鏡面上，幾乎反射，由光電傳感器感應到并輸出光電信號，經控制回路比較、放大、驅動熱電泵，對鏡面致冷。當鏡面溫度降至濕氣露點溫度時，鏡面上開始結露（霜），光照在鏡面上出現漫反射，光電傳感器感應到的反射信號隨之減弱，此變化經控制回路比較、放大后調節熱電泵激勵，使其制冷功率適當減小后，鏡面溫度保持在樣氣露點溫度上。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，并顯示在顯示窗上。 
       目前世界上生產冷鏡式露點儀的公司，例如歐伯特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，即同時對反射光及散射光進行檢測， 
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，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。當鏡面溫度繼續下降時，水膜的厚度逐漸增加，這是形成露的階段。在這一階段內，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生變化，后者的影響逐漸起支配作用。此時冷卻表面上的任何不穩定的因素，例如鏡面上的微小傷痕等，都會使水膜縮聚成液滴。隨著鏡面溫度的進一步下降，露滴開始出現，通過顯微鏡可以看到孤立生長而且分布不規則的露滴，然后露層以很快的速度在表面上擴散，此時可以認為液-汽平衡開始，即達到露點。

 優缺點 
    優點：屬基本測量，測量準確，并且儀器比較穩定無漂移，目前準確度*高的儀器可達±0.1℃。 
    缺點：價格較高，對操作人員的要求較高，并需進行維護。對污染物敏感。在-20℃~0℃范圍內有時會有過冷水存在，因此要特別小心區分過冷水和霜。 

2、氧化鋁電容式濕度計 

     測量原理、結構及應用范圍 
該儀器形式繁多，例如便攜式電池操作的、帶微處理器可進行數據處理的、顯示多參數的等等。但其本質是一個電容器，通過將一薄層孔狀的氧化鋁沉積在導電的基體上，然后再在氧化鋁薄層上涂敷一層薄金。導電基體和金薄層就形成電容器的電極。水蒸氣穿過金薄層被孔狀的氧化鋁吸收，這個電容器的阻抗與水分子個數，即水汽分壓成一定的比例。通過測量該電容器的阻抗或電容可獲得水汽分壓，通過換算可得到露點值。 
位于鋁和金電極之間的氧化鋁薄層在10-3Pa(約相當于-110℃露點)到水的飽和汽壓的整個范圍內都有響應。由于其對水的強烈的親和力，再加上水的較大的介電常數，使得這類儀器對水有高度的選擇性，而對其它普通氣體及有機氣和液體沒有響應。 

在中高濕范圍其準確度一般為±1~±2℃，低濕范圍，比如-100℃時，準確度一般為±2~±3℃。該類傳感器不與烴類氣體、CO、CO2、含氯氟烴氣體發生反應，但對于不同的氣體其漂移不同。對于某些腐蝕性氣體，例如氨、SO3以及氯，則會損壞傳感器，因此應盡量避免。 

       2 .2使用注意事項 
這類儀器通常的測量范圍為-110℃~+20℃。當被測露點較高時，會使得儀器產生較大的漂移。同時還需注意溫度系數。由于其對水汽分壓產生響應，因此應注意測量時氣體總壓的變化。 
避免灰塵、油污，測量時氣體流量較大，一般為3~5（L/min），甚至更大。 

      2.3 優缺點 
    優點：較寬的響應范圍，從1μL/L（ppmv）到80%RH，可以遠程安裝，可以現場使用，相對穩定，響應較快，溫度系數較小，與流量變化無關，對水分有較高的選擇性，可以在較寬的溫度和壓力范圍內使用，日常維護量較小，體積小。 

    缺點：該方法是間接測量，在較高的溫度下操作或某些氣體會引起漂移，受腐蝕性氣體的影響，必須定期校準以克服老化、滯后及污染。由于響應值非線性，因此需對每只傳感器進行校準，不能通用。