露點(diǎn)儀原理及露點(diǎn)儀產(chǎn)品選擇選型

本文從濕度測量的幾種基本方法入手，分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)和主要有代表性露點(diǎn)儀，重點(diǎn)從性能、價(jià)格、適用條件和操作的方便程度上向用戶介紹如何選用合適的露點(diǎn)儀

一．引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，為了要得到高質(zhì)量的產(chǎn)品或設(shè)備正常地運(yùn)行，許多行業(yè)諸如石化、電力、電子、航空航天、冶金、紡織等對(duì)濕度測量的要求越來越高，因而，濕度測量已逐漸成為一個(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域，在86年我國正式成立了濕度與水分專業(yè)委員會(huì)，并開展了多次學(xué)術(shù)交流會(huì)，濕度的一些計(jì)量檢定規(guī)程也逐步建立。根據(jù)有關(guān)規(guī)程，濕度被定義為氣體中的水蒸氣含量，常用單位有：克/升，PPM，mmHg，露點(diǎn)及相對(duì)濕度等。習(xí)慣上以露點(diǎn)-20℃為界把所測氣體分為高濕度氣體與低濕度氣體（即微量水），這里重點(diǎn)介紹低濕度氣體的測量。

二．濕度測量方法

根據(jù)國標(biāo)GB11605-89《濕度測量方法》所著，濕度測量共有七種方法，這里不一一贅述。筆者重點(diǎn)對(duì)市場上流行的幾種微量水測量方法及露點(diǎn)儀選型重新歸類并簡單介紹如下：

1．重量法：

是一種經(jīng)典的測量方法。讓所測樣氣流經(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)是精度高，zui大允許誤差可達(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，。因而該方法只適合于測量露點(diǎn)-32℃以上的氣體，可以說市場上純粹利用該方法測濕度的儀器較少。

由以上分析可知，重量法的關(guān)鍵是怎樣測量干燥劑吸收的水分含量，因?yàn)橹苯訙y量比較困難，由此衍生了兩種間接測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，通過檢測該電流即可測得樣氣的濕度。該方法彌補(bǔ)了重量法的缺點(diǎn)，測量量程可達(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時(shí)間，且對(duì)氣體的腐蝕性及清潔性要求較高。

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。

2．冷鏡法：

也是一種經(jīng)典的測量方法。讓樣氣流經(jīng)露點(diǎn)冷鏡室的冷凝鏡，通過等壓制冷，使得樣氣達(dá)到飽和結(jié)露狀態(tài)（冷凝鏡上有液滴析出），測量冷凝鏡此時(shí)的溫度即是樣氣的露點(diǎn)。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是精度高，尤其在采用半導(dǎo)體制冷和光電檢測技術(shù)后，不確定度甚至可達(dá)0.1℃；缺點(diǎn)是響應(yīng)速度較慢，尤其在露點(diǎn)-60℃以下，平衡時(shí)間甚至達(dá)幾個(gè)小時(shí)，而且此方法對(duì)樣氣的清潔性和腐蝕性要求也較高，否則會(huì)影響光電檢測效果或產(chǎn)生‘偽結(jié)露’造成測量誤差。該方法的典型廠家代表是及英國的密析爾MICHELL公司。一般應(yīng)用在*濕度基準(zhǔn)，企業(yè)基準(zhǔn)或?qū)嶒?yàn)室分析，作為溯源的或?qū)纫筝^高地方。

3．阻容法：

該方法的典型廠家代表為愛爾蘭的PANAMETRICS公司及英國MICHELL公司的EASIDEW系列，采用陶瓷基底的表面鍍金的氧化鋁及C2TX微處理器。該傳感器的工作原理非常簡單，是基于水分的導(dǎo)電性。多孔的吸濕層如同“三明治”一樣被夾在陶瓷基底上的兩個(gè)導(dǎo)電層之間。吸收水分子后，吸濕活性層的導(dǎo)電特性就會(huì)發(fā)生變化。該露點(diǎn)傳感器的表面導(dǎo)電層允許水分子自由通過進(jìn)入吸濕活性層。吸濕活性層很薄，僅1微米厚（一微米=百萬分之一米），而頂部的導(dǎo)電層厚度比1微米還要薄，這樣，當(dāng)周圍環(huán)境的濕度發(fā)生變化的時(shí)候，傳感器對(duì)濕度變化會(huì)做出極其快速的反應(yīng)。另一突出優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度非?？?，從干到濕響應(yīng)一分鐘可達(dá)90%，因而多用于現(xiàn)場和快速測量場合；缺點(diǎn)是精度一般，通常為±2℃,需要1-2年校驗(yàn)。密析爾MICHELL便攜式露點(diǎn)儀cermax可做到精度±1℃。

4相對(duì)濕度測量方法

該方法實(shí)際上是測試相對(duì)濕度和溫度后換算成露點(diǎn)的，這類濕敏元件受環(huán)境溫度影響較大，數(shù)據(jù)會(huì)隨環(huán)境溫度變化而變化，越接近相對(duì)濕度測量下限，越不穩(wěn)定，在低濕度低露點(diǎn)應(yīng)用，精度不理想，從濕度溯源的角度來看還是直接使用測量露點(diǎn)的產(chǎn)品比較好。

三．如何選擇市場上主流儀器

露點(diǎn)儀（濕度儀器）測量的方法可謂五花八門，其性能與價(jià)格也相差懸殊，這就要求我們選用儀器時(shí)要謹(jǐn)慎小心，不但要考慮到性能和價(jià)格，還應(yīng)該考慮到儀器使用的場合和所測氣體的種類及腐蝕性等。總體原則如下：

1）*濕度基準(zhǔn)：考慮到要求測量準(zhǔn)確度高，樣氣理想，一般應(yīng)選用冷鏡式露點(diǎn)儀，如美國英國MICHELL的S4000TRS，S8000.瑞士MBW公司DP30等露點(diǎn)儀，用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際量程和精度選用合適的產(chǎn)品。

2）企業(yè)基準(zhǔn)或?qū)嶒?yàn)室分析：如果測量準(zhǔn)確度要求較高，可選用冷鏡法儀器，如，瑞士MBW公司的DP19或密析爾S4000，OPT,OPV；如果量程要求較低（露點(diǎn)-80℃以下）且氣體較清潔，可選用電解法儀器，如美國Edgetech公司的1-C，杜邦公司的M303

3）現(xiàn)場檢測：如果測量準(zhǔn)確度要求較高，可選用冷鏡法儀器（同上）；如果要求測量速度快或氣體污染較重，選用阻容法儀器，如英國密析爾MICHELL公司Easidew陶瓷基底阻容法測量范圍-100～+20℃耐壓可達(dá)30Mpa可連續(xù)在線監(jiān)測。如果是防爆現(xiàn)場氫氣天然氣場合可以選擇密析爾MICHELL公司Easidew IS本安型露點(diǎn)儀。

四．附表：市場上部分主流進(jìn)口微水儀資料對(duì)照表

廠 家 型 號(hào) 原 理 量 程精 度 性價(jià)比 應(yīng)用場合

英國MICHELL公司

Easidew陶瓷基底阻容法-100～+20℃ ±2℃ 價(jià)格適低 方便快速 實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場本安防爆

Transmet IS/Easidew IS同上 價(jià)格較低 方便快速 實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場本安防爆

Cemet II IS同上 價(jià)格適中 方便快速 實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場

Optidew Vision  冷鏡法  -24～+90℃ 價(jià)格適中 相對(duì)濕度標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量

S4000 TRS 冷鏡法  -100～+20℃ 價(jià)格高 低露點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量

美國GE公司 M3，M4 冷鏡法 -80～+80℃ ±0.15℃ 價(jià)格高 標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量

美國Edgetech公司 M300 冷鏡法 -75～+75℃ 0.15℃ 價(jià)格高 標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量

2000系列 -50～+80℃ 價(jià)格高 實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場

V-系列 -50～+80℃ 價(jià)格較高 在線測量

1-C 電解法 0～500ppm ±5% 價(jià)格較高 實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場

瑞士MBW公司 DP19 冷鏡法 -60～+20℃ ±0.2℃ 價(jià)格昂貴 實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場

DP30 -100～+20℃ ±0.1℃ 價(jià)格昂貴 標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量

美國杜邦公司 M303 電解法 0～1000ppm ±5% 價(jià)格較高 實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場

美國AMTEK公司 560B 振動(dòng)

頻率法 0～1000ppm ±5% 價(jià)格較高在線測量

愛爾蘭PANAMETRICS SYSTE 阻容法 -80～0℃ ±3℃ 價(jià)格適中 現(xiàn)場測量