《课件第四部分湿度测量.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课件第四部分湿度测量.ppt（35页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第四章 湿度测量 主要授课内容 o湿度的表示方法 o湿度的测量方法 u 干湿球法 简单干湿球湿度计，通风干湿球湿度计（阿斯曼） u 露点法 光电式露点湿度计 u 吸湿法 n氯化锂电阻式 n高分子电阻式，高分子电容式 n金属氧化物陶瓷电阻式，金属氧化物膜电阻式 第一节 湿度测量概述 一湿度的表示方法 绝对湿度、相对湿度、含湿量。 所以测得被测空气的水蒸气分压力，及干球温度即可 求得绝对湿度。 1绝对湿度：每m3湿空气在标况下（0，1大气压） 所含湿空气的重量，即水蒸气密度。单位为g/m3。 由气体状态方程： 2相对湿度：空气中水蒸气分压力Pn与同温 度下饱和水蒸气分压力Pb的比值。 Pb.s相应
2、于湿球温度的饱和水蒸气压力； Pb干球温度对应的饱和水蒸气压力； B大气压力； A与风速有关的系数。 应用理想气体状态方程 水蒸气： 3含湿量： 空气由干空气和湿空气组成，每kg干空气所含水 蒸气的量，称为含湿量。符号d，单位g/kg 干空气： 因为水蒸气与干空气均匀混合，故Vn=Vw，Tn=Tw， 又：Rn=461，Rw=287， o所以，当大气压力为定值，含湿量是水蒸气 分压力的函数。 3含湿量： 二气体湿度测量方法 o干湿球法 n简单干湿球湿度计，通风干湿球湿度计（阿斯曼） o露点法 n光电式露点湿度计 o吸湿法 n氯化锂电阻式， n高分子电阻式，高分子电容式 n金属氧化物陶瓷电阻式，金
3、属氧化物膜电阻式 第二节 干湿球与露点法湿度检测 一干湿球法湿度测量 测得干球温度和湿球温度可计算相对湿度。 适用范围：大于0，测量误差12%。 1普通干湿球温度计 o构造 同精度温度计两支、脱脂纱布、蒸 馏水 o特点 n无风速控制，无屏蔽辐射 n水易污染 n测量误差较大 o注意： 湿球温度计安装时，要求温度计的球 部离开水杯上沿至少23cm， 应使湿球温度计周围空气流速保持在 2.5m/s以上，使A为常数。 TwTs 通风干湿球温度计（阿斯曼） o构造 n温度计置于金属套管内 n微型风机， o特点 n湿球附近风速固定在2.5m/s n金属套管屏蔽辐射 n蒸馏水随时滴入 TwTs 2电动干湿球
4、温度计 o将湿信号转换成电 信号，有利于远传 。 o构造：轴流风机、 镍电阻、湿球纱布 、盛水杯、测量桥 路。 o测量桥路： 两个桥路通 过电阻R连 接，构成双 电桥。 2电动干湿球温度计 通过调节可调电阻R的滑动触头，使检流计为0， 可得UDE=UAB。 根据这一关系计算出RDE和相对湿度的关系，在可调电阻上 进行分度，实现相对湿度的测量。 二露点法湿度测量 o露点温度：将被测空气冷却，当湿空气冷 却到水蒸气达到饱和并开始凝结出水分时 所对应的温度。 先测定露点温度tL，根据tL确定该温度下 饱和水蒸气压力PL。PL即为被测空气的水 蒸气分压力Pn。 1露点湿度计 o采用两只玻璃棒温度计 ，
5、一只测量干球温度， 另一只放入黄铜盒内测 量露点温度。根据测得 的露点温度和干球温度 通过查表得到对应的露 点温度下的饱和蒸气压 力和干球温度下的饱和 蒸气压力。 o缺点：露点温度不易测 准。 2光电式露点湿度计 v影响测量精度的因素：高度光洁的露点镜；高精度 的光学与热电制冷调节系统；采样气体需洁净。 HNP-50型冷镜式露点仪 技术指标 露点温度测量范围：- 65 20 最大致冷温差 ： 105 露点温度测试准确度 DEW 0.3 PPM/V ( 换算精度0.1% ) RH( 换算精度 0.1% ) 显示灵敏度： 0.1 样气压力： 0.1 MPa/cm2 样气流量 ： 0.4 -1.0L
6、min 显示器： 16 x 2 液晶屏 额定工作电压： 220VAC 50Hz 外形尺寸（W）360x（D）350x （H）135mm 重量： 8.6Kg 第三节 氯化锂电阻湿度计 属于吸湿法测量， 根据氯化锂的吸湿 特性和氯化锂吸湿 后电阻变化特性。 一传感器 形式： 梳状、柱状。 R 感湿膜 梳状 柱状 注意： v为了避免氯化锂溶液发生电解，电极两端应接交 流电。 v量程窄，一般为15%20%，例如，0.05% 的浓度对应感湿范围为80%-100%，0.2% 的浓度对应的感湿范围为60%-80%。 v环境温度对输出影响较大，因此要进行温度补偿 。 v最高使用温度55，当大于55，氯化锂溶液
7、容 易蒸发。 扩大氯化锂湿度计的测量范围 R1R2R3R4 rrrr A B RAB=f() 7595%5575%3555% 1535% (%)1535 55 7595 RAB(K ) 8070 52 32.312.35 扩大氯化锂湿度计的测量范围 二变送器 o将氯化锂湿度测头接入交流电桥，此电桥将传感器的 电阻信号转变为交流电压信号。此电压经放大、检波 整流变成与相对湿度成一定函数关系的直流电压，再 经电压-电流转换器转换成标准0-10mA的电流信号。 第四节 高分子湿度传感器 一高分子电容式湿度传感器 根据电容公式可知，在 电容两个极板的面积和 间距不变的情况下，当 介电常数发生变化时将
8、引起电容值的变化。 w特点：迅速吸湿、脱湿，滞后小，响应快，不 受气流速度影响，测量范围宽，抗污染能力强 ，稳定性好。 一高分子电容式湿度传感器 一高分子电容式湿度传感器 二高分子电阻式湿度传感器 使用高分子固体电解质 材料制作感湿膜，当相 对湿度大时，膜中的可 移动离子浓度增大，电 阻减少，当相对湿度降 低时，膜中的可运动离 子浓度减少，电阻阻值 增大。这样可通过电极 间的电阻值的变化测量 相对湿度。 二高分子电阻式湿度传感器 HPR-MQ-M52R （M52R）是一款环保 型的高分子湿度传感器 。在空调、加湿器、除 湿机等民用家电产品中 得到了广泛的应用。 第五节 金属氧化物湿度传感器 一
9、金属氧化物陶瓷湿度传感器 由金属氧化物多孔性陶瓷烧结而成。烧结体上有微 孔，可使湿敏层吸附或释放水分子，造成其电阻值 的改变。 主要有： MgCr2O4-TiO2 陶瓷湿度传感 器、NiO陶瓷 湿度传感器。 二金属氧化物膜湿度传感器 v 原理：将调制好的 金属氧化物的糊状物 加工在陶瓷基片及电 极上，采用烧结或烘 干的方法使之固化成 膜。这种膜的含湿量 随着外界空气的含湿 量的变化而变化，含 湿量的变化又引起电 阻阻值的变化，通过 测量电阻之间的阻值 即可测量相对湿度。 特点：传感器电阻的对数值 与湿度成线性关系，测湿范 围、工作温度范围宽。 第七节 饱和盐溶液湿度校正装置 关键：实现不同范围
10、内维持恒定的相对湿度空间， 可作基准的高精度标定仪器， 水的饱和蒸气压是温度的函数，温度愈高，饱 和蒸气压也愈高。 当向水中加入盐类，溶液中的水分蒸发受到限 制，使其饱和蒸气压降低，降低的程度与盐类 的种类有关。 根据不同的盐类对应的饱和蒸气压不同，即对 应的相对湿度不同实现湿度传感器的标定。 第七节 饱和盐溶液湿度校正装置 温度范 围围 湿度范 围围 精度响应时间应时间 (s) 阿斯曼550595%25%很长长 氯氯化锂锂 电电阻式 5501595%25%10，50 高分子 电电容式 5501595%25%10 金属陶 瓷电电阻 式 060590%25%=3 露点计计-401000100%1较较短 常见测湿度的方法比较 SHT71温度、湿度复合传感器 选用SENSIRION公司 的SHT71温度、湿度复 合传感器，该传感器是 该公司最新推出的数字 化产品，直接输出数字 信号，通过一根数据线 与微处理器相连，因此 可简化硬件电路设计。 接口电 路图 电源引脚：供应电压在2.45.5V之间。 串口时钟输入引脚（SCK）：同步微控制器和传 感器之间的通信。 数据引脚（DATA）：DATA三态引脚用来向设备输 入、或输出数据。 SHT71温度、湿度复合传感器