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冷镜式露点仪介绍

更新时间:2015-03-02      点击次数:1615

冷镜式露点仪介绍

湿度测量仪器从原理上可分为冷镜式、*吸收电解式、Al2O3电容式、薄膜电容式、电阻式、干湿球、机械式。其中*吸收电解式微水仪、Al2O3电容式露点仪一般用于低湿范围的测量,而电阻式、干湿球、机械式湿度计只能用于相对湿度的测量,冷镜式、薄膜电容式湿度计则不仅能用于低湿的测量,还能用于中高湿,即相对湿度的测量。上述各种原理的仪器各有其优缺点。其中冷镜式露点仪是zui准确、zui可靠、zui基本的测量方法,被广泛地用于标准传递,但其缺点是价格比较昂贵,并需要有经验的人操作及保养。

冷镜式露点仪

测量原理

被测湿气进入露点测量室时掠过冷镜面,当镜面温度高于湿气的露点温度时,镜面呈干燥状态,此时光电检露装置中光源发出的光照在镜面上,几乎*反射,由光电传感器感应到并输出光电信号,经控制回路比较、放大、驱动热电泵,对镜面致冷。当镜面温度降至湿气露点温度时,镜面上开始结露(霜),光照在镜面上出现漫反射,光电传感器感应到的反射信号随之减弱,此变化经控制回路比较、放大后调节热电泵激励,使其制冷功率适当减小,zui后,镜面温度保持在样气露点温度上。镜面温度由一紧贴在冷镜面下方的铂电阻温度传感器感应,并显示在显示窗上。

目前世界上生产冷镜式露点仪的公司,例如英国MICHELL、芬兰VAISALA、美国Edgetech等公司均是采用这一原理,英国的MICHELL则是采用双光路检测系统(产品),即同时对反射光及散射光进行检测,芬兰Vaisala则是利用声波作检测系统。

英国密析尔(MICHELL)仪表为zui大的湿度露点仪表生产厂家,在欧洲湿度检测领域有过半的*,拥有超过35年的专业技术,开发一整套变送器、露点仪、校验系统等产品,欧盟/美国国家标准实验室全都是使用MICHELL产品作为标准仪器。我们英国密析尔(MICHELL)仪表在中国地区全程销售技术提供商,咨询产品。: :http://www.obtck。。com MICHELL生产的冷镜式露点仪性价比高于其他产品,2008年推出S8000新型冷镜式露点仪,已经得到各大电网公司以及电力试验研究所所使用。在高温(例如+35度以上)情况下稳定性由于其他牌子,能够稳定测量-60度露点。

在测量过程中,随着温度的降低,被测气体中的水汽接近饱和状态,由于引力作用,水分子吸附在镜面上形成一层薄薄的水膜。这是形成露的*阶段。当镜面温度继续下降时,水膜的厚度逐渐增加,这是形成露的第二阶段。在这一阶段内,自由表面对水分子的引力与水膜的表面张力之间的力量对比开始发生变化,后者的影响逐渐起支配作用。此时冷却表面上的任何不稳定的因素,例如镜面上的微小伤痕等,都会使水膜缩聚成液滴。随着镜面温度的进一步下降,露滴开始出现,通过显微镜可以看到孤立生长而且分布不规则的露滴,然后露层以很快的速度在表面上扩散,此时可以认为液-汽平衡开始,即达到露点。

镜面结构

镜面应憎水,具有良好的导热性,还要耐磨、耐腐蚀,光学性能好。在过去曾使用金做镜面,目前则主要使用铑做镜面。

镜面致冷

在过去曾使用过蒸发、机械致冷、液化气体或干冰致冷、压缩空气致冷,目前zui常用的则是热电致冷或热电与机械致冷相结合(露点低于-60℃)。

热电致冷又称半导体致冷,帕尔贴致冷(来自其英文名称Peltier)。其原理是当有一股直流电通过由两种不同的金属组成的NP元件时,热量会从一种金属传递到另一种金属,正好与热电偶测温相反。因此当将帕尔帖的冷端与镜面相连,其另一端作为散热端时,便可将镜面致冷。为了获得不同程度的低温可采用多级叠加的办法。资料显示,一般说来,假如室温为25℃时,一级致冷时,冷热端温差可达55℃,二级致冷时冷热端温差可达75℃,四级致冷时冷热端温差可达105℃,五级致冷时冷热端温差可达120℃。不同公司的产品其致冷量也会有稍许的不同。热端温度越高,致冷效率越高,冷热端温差越大。为了降低冷端的温度,通常会采用风冷、水冷及机械致冷来降低热端的温度。但也不是可以无限制地降低。需要注意的是其致冷能力并不能代表露点仪的测量范围。露点仪的测量范围的定义是镜面上可以获得稳定的,具有一定厚度的露或霜层时镜面的温度,因此在一般的露/霜点下,其测量范围一般比其致冷能力高5℃,在低霜点的情况下,一般高10℃~12℃。例如瑞士MBW公司生产的DP19露点仪,当室温为10℃时,其zui低测量范围为-60℃,当室温为20℃时,其zui低测量范围为-55℃,当室温为35℃时,其zui低测量范围为-45℃,英国MICHELL公司新产品S8000,当室温为40℃时,其zui低测量范围仍保持为-60℃,比较稳定。由于氢气及氦气的热导率较高,因此其测量范围会缩小几度。当被测气体的压力增大,其测量范围也会缩小,对于空气和氮气来说,在高于常压的情况下,每增加1个大气压,其测量范围降低0.67℃左右。

测温装置

目前绝大部分采用四线制铂电阻测温。铂电阻感温元件在相当宽的温度范围内阻值 和温度近于线性关系,精度高,稳定性好,输出信号较强,便于数字显示。

取样管路

由于大气中的水含量都很高,并且水分子为极性分子,极易吸咐在管路内壁或透过管路。因此在测量时气路系统一定要密封好,管壁厚度至少为1mm,以防止外界环境水分侵入引入渗漏。假如测量环境温度变化较大时,应再次检查管路的密封。

如果被测气体直接排放入大气,应考虑大气中的水分向测量系统内部扩散的问题。zui常用的办法是在排气口接上一段适当长度的管子,其长度和管径以不影响测量腔的压力为原则。取样管路要尽量短,尽可能减少接头的数量和避免“死空间",以减少本底水分的干扰。取样管路和测量腔内壁力求干净,光洁度要好,选用憎水性强的材料。从实验结果我们可以得到如下选材顺序:不锈钢、PTFE、铜、聚乙烯,zui差的是尼龙和橡胶管,在低霜点测量中不应使用。另外在低霜点测量时,尽管使用内抛光的不锈钢管,管子外径一般为6mm或1/4英寸。露点仪测量湿度时,流量范围一般为0.25L/min~1L/min。在这一范围内,流速的改变不会影响测量结果。

应用范围
露点仪的测量范围较广,目前英国MICHELL及瑞士MBW公司开发的一系列露点仪的测量范围已达到-95℃~70℃,可以满足绝大多数的测量要求。

优缺点
优点:属基本测量,测量准确,并且仪器比较稳定无漂移,目前准确度zui高的仪器可达±0.1℃。
缺点:对操作人员的要求较高。

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