在線式露點(diǎn)儀原理詳解

露點(diǎn)儀原理:
利用傳感器來(lái)測(cè)量進(jìn)入微孔的水分子數(shù)量，進(jìn)入微孔的水分子數(shù)量與傳感器周圍的氣體下的水分壓成正比，而水分壓取決于氣體中水分的含量與氣體的總壓。在分析儀已經(jīng)知道氣體總壓的情況下，可以計(jì)算出水分的含量。
1、什么是露點(diǎn)？DP900為例
答：在冬天，我們會(huì)看到一種常見(jiàn)現(xiàn)象，由于室外溫度較低，室內(nèi)較濕熱的空氣會(huì)在窗玻璃上結(jié)露，使窗玻璃模糊一片。假如我們?cè)僮屑?xì)觀測(cè)并研究下去，如果在室內(nèi)開(kāi)啟除濕器，把室內(nèi)的濕氣逐步去除，那么盡管室外還是同樣的溫度，而我們會(huì)發(fā)現(xiàn)窗玻璃上的露水會(huì)慢慢消去，窗玻璃重又露出透明光潔的本質(zhì)。假如這時(shí)室外溫度下降了，那么溫度降到一定程度時(shí)，盡管除濕器已使室內(nèi)空氣十分干燥，但在窗玻璃上仍會(huì)出現(xiàn)模糊的露層。
這一現(xiàn)象說(shuō)明，玻璃上的結(jié)露溫度與玻璃所在的環(huán)境氣氛的含水量有關(guān)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這關(guān)系是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，即每一個(gè)結(jié)露溫度(我們稱之為露點(diǎn)溫度)對(duì)應(yīng)環(huán)境氣氛的一個(gè)含水量值。露點(diǎn)可以簡(jiǎn)單地理解為使氣體中水蒸汽含量達(dá)到飽和狀態(tài)的溫度，是表示氣體絕對(duì)濕度的方式之一;由此可見(jiàn)，露點(diǎn)溫度是度量氣體水份含量的一種單位制。露點(diǎn)就是代表氣體中絕對(duì)水份含量。
露點(diǎn)儀可測(cè)量各種氣體中微量水分含 量，適用于對(duì)水分含量有嚴(yán)格控制要求的 各種在線分析場(chǎng)合，經(jīng)濟(jì)而且通用的解決 方案，能夠滿足各種工業(yè)流程的控制要求。
露點(diǎn)儀應(yīng)用場(chǎng)合：
石油、化工、干燥劑制造商和用戶、電力系統(tǒng) SF6露點(diǎn)檢測(cè)、半導(dǎo)體制造、干燥工業(yè)、食品工業(yè)、塑 料基片干燥、機(jī)械制造和空分和其它行業(yè)各種氣體中微 量水分含量防爆場(chǎng)合的便攜分析。
一、露點(diǎn)儀原理
1.鏡面式露點(diǎn)儀不同水份含量的氣體在不同溫度下的鏡面上會(huì)結(jié)露。采用光電檢測(cè)技術(shù)，檢測(cè)出露層并測(cè)量結(jié)露時(shí)的溫度，直接顯示露點(diǎn)。鏡面制冷的方法有：半導(dǎo)體制冷、液氮制冷和高壓空氣制冷。鏡面式露點(diǎn)儀采用的是直接測(cè)量方法，在保證檢露準(zhǔn)確、鏡面制冷率和精密測(cè)量結(jié)露溫度前提下，該種露點(diǎn)儀可作為標(biāo)準(zhǔn)露點(diǎn)儀使用。目前國(guó)際上高精度達(dá)到±0.1℃（露點(diǎn)溫度），一般精度可達(dá)到±0.5℃以內(nèi)。
2.電傳感器式露點(diǎn)儀DP900采用親水性材料或憎水性材料作為介質(zhì)，構(gòu)成電容或電阻，在含水份的氣體流經(jīng)后，介電常數(shù)或電導(dǎo)率發(fā)生相應(yīng)變化，測(cè)出當(dāng)時(shí)的電容值或電阻值，就能知道當(dāng)時(shí)的氣體水份含量。建立在露點(diǎn)單位制上設(shè)計(jì)的該類傳感器，構(gòu)成了電傳感器式露點(diǎn)分析儀。目前國(guó)際上z高精度達(dá)到±1.0℃（露點(diǎn)溫度），一般精度可達(dá)到±3℃以內(nèi)。
3.電介法露點(diǎn)儀利用五氧化二磷等材料吸濕后分解成極性分子，從而在電極上積累電荷的特性，設(shè)計(jì)出建立在含濕量單位制上的電解法微水份儀。目前國(guó)際上z高精度達(dá)到±1.0℃（露點(diǎn)溫度），一般精度可達(dá)到±3℃以內(nèi)。
4.晶體振蕩式露點(diǎn)儀利用晶體沾濕后振蕩頻率改變的特性，可以設(shè)計(jì)晶體振蕩式露點(diǎn)儀。這是一項(xiàng)較新的技術(shù)，目前尚處于不成熟的階段。國(guó)外有相關(guān)產(chǎn)品，但精度較差且成本高。
5.紅外露點(diǎn)儀利用氣體中的水份對(duì)紅外光譜吸收的特性，可以設(shè)計(jì)紅外式露點(diǎn)儀。目前該儀器很難測(cè)到低露點(diǎn)，主要是紅外探測(cè)器的峰值探測(cè)率還不能達(dá)到微量水吸收的量級(jí)，還有氣體中其他成份含量對(duì)紅外光譜吸收的干擾。但這是一項(xiàng)技術(shù)，對(duì)于環(huán)境氣體水份含量的非接觸式在線監(jiān)測(cè)具有重要的意義。
6.半導(dǎo)體傳感器露點(diǎn)儀每個(gè)水分子都具有其自然振動(dòng)頻率，當(dāng)它進(jìn)入半導(dǎo)體晶格的空隙時(shí)，就和受到充電激勵(lì)的晶格產(chǎn)生共振，其共振頻率與水的摩爾數(shù)成正比。水分子的共振能使半導(dǎo)體結(jié)放出自由電子，從而使晶格的導(dǎo)電率增大，阻抗減小。利用這一特性設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體露點(diǎn)儀可測(cè)到-100℃露點(diǎn)的微量水份。
二、市場(chǎng)上流行的幾種微量水測(cè)量方法及露點(diǎn)儀選型
重量法：是一種經(jīng)典的測(cè)量方法。讓所測(cè)樣氣流經(jīng)某一干燥劑，其所含水分被干燥劑吸收，稱取干燥劑吸收的水分含量，與樣氣體積之比即為樣氣的濕度。該方法的優(yōu)點(diǎn)是精度，允許誤差可達(dá)0.1%；缺點(diǎn)是具體操作比較困難，尤其是必須得到足夠量的吸收水質(zhì)量（一般不小于0.6克），這對(duì)于低濕度氣體尤其困難，必須加大樣氣流量，結(jié)果會(huì)導(dǎo)致測(cè)量時(shí)間和誤差增大（測(cè)得的濕度不是瞬時(shí)值）。因而該方法只適合于測(cè)量露點(diǎn)-32℃以上的氣體，可以說(shuō)市場(chǎng)上純粹利用該方法測(cè)濕度的儀器較少。由以上分析可知，重量法的關(guān)鍵是怎樣測(cè)量干燥劑吸收的水分含量，因?yàn)橹苯訙y(cè)量比較困難，由此衍生了兩種間接測(cè)量吸收水含量的方法。
A.電解法：就是將干燥劑吸收的水分經(jīng)電解池電解成氫氣和氧氣排出，電解電流的大小與水分含量成正比，通過(guò)檢測(cè)該電流即可測(cè)得樣氣的濕度。該方法彌補(bǔ)了重量法的缺點(diǎn)，測(cè)量量程可達(dá)-80℃以下，且精度較好，價(jià)格便宜；缺點(diǎn)是電解池氣路需要在使用前干燥很長(zhǎng)時(shí)間，且對(duì)氣體的腐蝕性及清潔性要求較高。采用該方法的儀器較多。
B.振動(dòng)頻率法：就是將重量法中的干燥劑換用一種吸濕性的石英晶體，根據(jù)該晶體吸收水分質(zhì)量不同時(shí)振動(dòng)頻率不同的特點(diǎn)，讓樣氣和標(biāo)準(zhǔn)干燥氣流經(jīng)該晶體，因而產(chǎn)生不同的振動(dòng)頻率差△f1和△f2，計(jì)算兩頻率之差即可得到樣氣的濕度。該方法具有電解法一樣的優(yōu)點(diǎn)，且使用前勿須干燥。

審核編輯黃宇