溫溼度計的測量原理及使用方法

      在工農業生產、氣象、環保、國防、科研、航天等部門，經常需要對環境溼度進行測量及控制。對環境溫、溼度的控制以及對工業材料水份值的監測與分析都已成為比較普遍的技術條件之一,但在常規的環境參數中，溼度是最難準確測量的一個參數。這是因為測量溼度要比測量溫度複雜得多，溫度是個獨立的被測量，而溼度卻受其他因素（大氣壓強、溫度）的影響。此外，溼度的校準也是一個難題。國外生產的溼度標定設備價格十分昂貴。

一、溼度定義

      在計量法中規定,溼度定義為"物象狀態的量"。日常生活中所指的溼度為相對溼度，用RH%表示。總言之，即氣體中（通常為空氣中）所含水蒸氣量（水蒸氣壓）與其空氣相同情況下飽和水蒸氣量（飽和水蒸氣壓）的百分比。
溼度很久以前就與生活存在著密切的關係,但用數量來進行表示較為困難。對溼度的表示方法有絕對溼度、相對溼度、露點、溼氣與幹氣的比值（重量或體積）等等。

二、溼度測量方法

      溼度測量從原理上劃分有二、三十種之多。但溼度測量始終是世界計量領域中著名的難題之一。一個看似簡單的量值，深究起來，涉及相當複雜的物理-化學理論分析和計算，初涉者可能會忽略在溼度測量中必需注意的許多因素，因而影響傳感器的合理使用。

      常見的溼度測量方法有：動態法（雙壓法、雙溫法、分流法），靜態法（飽和鹽法、硫酸法），露點法，乾濕球法和電子式傳感器法。

① 雙壓法、雙溫法是基於熱力學P、V、T平衡原理，平衡時間較長，分流法是基於絕對溼氣和絕對幹空氣的精確混合。由於採用了現代測控手段，這些設備可以做得相當精密，卻因設備複雜，昂貴，運作費時費工，主要作為標準計量之用，其測量精度可達±2%RH以上。

② 靜態法中的飽和鹽法，是溼度測量中最常見的方法，簡單易行。但飽和鹽法對液、氣兩相的平衡要求很嚴，對環境溫度的穩定要求較高。用起來要求等很長時間去平衡，低溼點要求更長。特別在室內溼度和瓶內溼度差值較大時，每次開啟都需要平衡6~8小時。

③ 露點法是測量溼空氣達到飽和時的溫度，是熱力學的直接結果，準確度高，測量範圍寬。計量用的精密露點儀準確度可達±0.2℃甚至更高。但用現代光-電原理的冷鏡式露點儀價格昂貴，常和標準溼度發生器配套使用。

④ 乾濕球法，這是18世紀就發明的測溼方法。歷史悠久，使用最普遍。乾濕球法是一種間接方法，它用乾濕球方程換算出溼度值，而此方程是有條件的：即在溼球附近的風速必需達到2.5m/s以上。普通用的乾濕球溫度計將此條件簡化了，所以其準確度只有5~7%RH,乾濕球也不屬於靜態法，不要簡單地認為只要提高兩支溫度計的測量精度就等於提高了溼度計的測量精度。

⑤電子式溼度傳感器法

      電子式溼度傳感器產品及溼度測量屬於90年代興起的行業, 近年來，國內外在溼度傳感器研發領域取得了長足進步。溼敏傳感器正從簡單的溼敏元件向集成化、智能化、多參數檢測的方向迅速發展，為開發新一代溼度測控系統創造了有利條件，也將溼度測量技術提高到新的水平。

三、溼度測量方案的選擇

      現代溼度測量方案最主要的有兩種：乾濕球測溼法，電子式溼度傳感器測溼法。下面對這兩種方案進行比較，以便客戶選擇適合自己的溼度測量方法。

      乾濕球測溼法的維護相當簡單，在實際使用中，只需定期給溼球加水及更換溼球紗布即可。與電子式溼度傳感器相比，乾濕球測溼法不會產生老化，精度下降等問題。所以乾濕球測溼方法更適合於在高溫及惡劣環境的場合使用。

電子式溼度傳感器的特點：

      而電子式溼度傳感器是近幾十年，特別是近20年才迅速發展起來的。溼度傳感器生產廠在產品出廠前都要採用標準溼度發生器來逐支標定，電子式溼度傳感器的準確度可以達到2％一3％RH。

      在實際使用中，由於塵土、油汙及有害氣體的影響，使用時間一長，會產生老化，精度下降，溼度傳感器年漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。一般情況下，生產廠商會標明1次標定的有效使用時間為1年或2年，到期需重新標定。

      電子式溼度傳感器的精度水平要結合其長期穩定性去判斷，一般說來，電子式溼度傳感器的長期穩定性和使用壽命不如乾濕球溼度傳感器。

      溼度傳感器是採用半導體技術，因此對使用的環境溫度有要求，超過其規定的使用溫度將對傳感器造成損壞。

      所以電子式溼度傳感器測溼方法更適合於在潔淨及常溫的場合使用。

四、溼度傳感器選擇的注意事項

①．選擇測量範圍

      選擇測量範圍和測量重量、溫度一樣，選擇溼度傳感器首先要確定測量範圍。除了氣象、科研部門外，搞溫、溼度測控的一般不需要全溼程（0-100％RH）測量。

②、選擇測量精度
      測量精度是溼度傳感器最重要的指標，每提高-個百分點，對溼度傳感器來說就是上一個臺階，甚至是上一個檔次。因為要達到不同的精度，其製造成本相差很大，售價也相差甚遠。所以使用者一定要量體裁衣，不宜盲目追求"高、精、尖"。
      如在不同溫度下使用溼度傳感器，其示值還要考慮溫度漂移的影響。眾所周知，相對溼度是溫度的函數，溫度嚴重地影響著指定空間內的相對溼度。溫度每變化0.1℃。將產生0.5％RH的溼度變化（誤差）。使用場合如果難以做到恆溫，則提出過高的測溼精度是不合適的。

      多數情況下，如果沒有精確的控溫手段，或者被測空間是非密封的，±5％RH的精度就足夠了。對於要求精確控制恆溫、恆溼的局部空間，或者需要隨時跟蹤記錄溼度變化的場合，再選用±3％RH以上精度的溼度傳感器。

      而精度高於±2％RH的要求恐怕連校準傳感器的標準溼度發生器也難以做到，更何況傳感器自身了。相對溼度測量儀表，即使在20-25℃下，要達到2％RH的準確度仍是很困難的。通常產品資料中給出的特性是在常溫（20℃±10℃）和潔淨的氣體中測量的。

③、考慮時漂和溫漂
      在實際使用中，由於塵土、油汙及有害氣體的影響，使用時間一長，電子式溼度傳器會產生老化，精度下降，電子式溼度傳器年漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。一般情況下，生產廠商會標明1次標定的有效使用時間為1年或2年，到期需重新標定。

④、其它注意事項
      溼度傳感器是非密封性的，為保護測量的準確度和穩定性，應儘量避免在酸性、鹼性及含有機溶劑的氣氛中使用。也避免在粉塵較大的環境中使用。為正確反映欲測空間的溼度，還應避免將傳感器安放在離牆壁太近或空氣不流通的死角處。如果被測的房間太大，就應放置多個傳感器。

      有的溼度傳感器對供電電源要求比較高，否則將影響測量精度。或者傳感器之間相互幹擾，甚至無法工作。使用時應按照技術要求提供合適的、符合精度要求的供電電源。
      傳感器需要進行遠距離信號傳輸時，要注意信號的衰減問題。當傳輸距離超過200m以上時，建議選用頻率輸出信號的溼度傳感器。 

關鍵字：溫溼度計  測量原理  使用方法 編輯：什麼魚 引用地址：http://news.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/article_2017020419019.html

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