在冬天,我們會(huì)看到一種常見現(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,露點(diǎn)溫度是度量氣體水份含量的一種單位制。露點(diǎn)分析儀就是基于這種單位制而測(cè)量氣體中絕對(duì)水份含量的儀器。
綜上所述,露點(diǎn)儀測(cè)量的對(duì)象離不開氣體,而相應(yīng)的氣體不外乎三個(gè)用途:動(dòng)力氣體、介質(zhì)氣體和環(huán)境氣體
動(dòng)力氣體作為一種動(dòng)力源,供給氣動(dòng)儀表和氣動(dòng)設(shè)備,廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域和有特殊防爆要求的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。
介質(zhì)氣體作為一種工藝介質(zhì),或參與工藝反應(yīng),或作為保護(hù)性氣體,或作為標(biāo)準(zhǔn)氣體,廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)中相應(yīng)的生產(chǎn)過程中
環(huán)境氣體作為一種工藝環(huán)境,廣泛地應(yīng)用民用工業(yè)和軍事工業(yè)的相關(guān)工藝環(huán)境中。
露點(diǎn)儀為了要得到高質(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(cè)量的要求越來越高,因而,濕度測(cè)量已逐漸成為一個(gè)新興的技術(shù)領(lǐng)域,在86年我國(guó)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(cè)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(cè)量原理都有哪些?
1. 冷鏡式露點(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。冷鏡式露點(diǎn)儀采用的是直接測(cè)量方法,在保證檢露準(zhǔn)確、鏡面制冷高效率和精密測(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。
2. 電傳感器式露電儀
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。
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)出建立在絕對(duì)含濕量單位制上的電解法微水份儀。目前國(guó)際上最高精度達(dá)到±1.0℃(露點(diǎn)溫度),一般精度可達(dá)到±3℃以內(nèi)。此種方式對(duì)氣體的潔凈要求比較高,可測(cè)腐蝕性氣體,德國(guó)有一家公司有做,目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用不多。
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),目前尚處于不十分成熟的階段。國(guó)外有相關(guān)產(chǎn)品,但精度較差且成本很高。
5. 紅外線露點(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)很新的技術(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。
技術(shù)進(jìn)展的綜合評(píng)估
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們紛紛把光電技術(shù)、新材料技術(shù)、紅外技術(shù)、微波技術(shù)、微電子技術(shù)、光纖技術(shù)、聲波技術(shù)甚至納米技術(shù)應(yīng)用到氣體中水分的測(cè)量,使水分測(cè)量這一古老領(lǐng)域煥發(fā)出青春。
氣體中微量水分的測(cè)量歷來是較難的一門技術(shù)。可以說,直到現(xiàn)在國(guó)際上還沒有一種成熟完善的技術(shù)手段能全面解決各種工況環(huán)境下微量水的測(cè)量問題。在應(yīng)用了近代技術(shù)之后,也只能說針對(duì)某一特定環(huán)境,采用某一項(xiàng)技術(shù)手段,解決某種程度(包括量程和精度)的微水分測(cè)量問題。因此,微水分測(cè)量技術(shù)的發(fā)展前景還十分廣闊,專業(yè)技術(shù)人員要走的路還很長(zhǎng)。