露點儀原理及其應(yīng)用

   露點儀由于使用 DRYCAP 濕度傳感器及零點自動校準(zhǔn)，增益回歸三項專利技術(shù)，使得在低濕或 / 及存在腐蝕性化學(xué)物質(zhì)氣體分子情況下準(zhǔn)確測量相對濕度，從而計算出相應(yīng)的露點儀成為現(xiàn)實，在測量高于負(fù) 60 度的露點時其精度保證在正負(fù) 2 度以內(nèi)，精度稍低時，可達(dá)到 -80 度露點。 
關(guān)鍵詞： DRYCAP 濕度傳感器 自動校準(zhǔn)技術(shù) 增益回歸技術(shù) 
一 引言 
現(xiàn)今測量露點普遍采用的方法有三種：冷鏡法，金屬氧化物法和聚合物法。 
冷鏡法可以在很寬的測量范圍內(nèi)取得較高的精度，但由于它的光學(xué)測量原理的局限性使其極易受鏡面污染物和灰塵的影響從而影響精度并且不易區(qū)分霜點及露點，為克服上述缺點，測量系統(tǒng)往往附加許多額外設(shè)備提供鏡面清洗、防護(hù)等功能，造成整套設(shè)備比較昂貴，此種測量方法往往用于精度要求極高且具有良好的操作、維護(hù)的條件，如實驗室，對于大多數(shù)在線測量則維護(hù)成本較高。 
金屬氧化物傳感器，包括 AL2O3 傳感器用于工業(yè)過程控制中的低露點測量，正確使用時可以測得很低的露點，缺點是長期穩(wěn)定性差，由于測濕敏器件本身造成的漂移使得頻繁的標(biāo)定工作必不可少，傳感器不能在線標(biāo)定，大多數(shù)情況下要送到原廠標(biāo)定且標(biāo)定成本較高，這將會影響日后的準(zhǔn)確測量、正常生產(chǎn)，增大維護(hù)、工作量，而且金屬氧化物傳感器在高濕或冷凝的情況下一旦受損，其功能將無法恢復(fù)。 
在測濕領(lǐng)域有 60 年的實踐經(jīng)驗，其利用聚合物薄膜開發(fā)的專門用于測量低露點的傳感器 DRYCAP 性能穩(wěn)定，不受凝結(jié)水、大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)的影響，并且由于使用 DRYCAP 的露點儀采用了零點自動校準(zhǔn)，增益回歸兩項專利技術(shù)使得露點測量范圍寬，精度高，長期穩(wěn)定性好，性價比極佳。 
二 工作原理 
DRYCAP 傳感器由兩部分組成：電容型聚合物薄膜測濕傳感器及電阻型測濕傳感器，測濕傳感器測量被測氣體中的水分子，從而測出相對濕度；測溫傳感器測量測濕傳感器的表面濕度，儀器內(nèi)置的微處理從這兩個參數(shù)計算出露點。測濕、測溫傳感器通過金屬膜背靠背緊密靠近，這樣一方面使得測溫傳感器能夠準(zhǔn)確測得濕度傳感器所處溫度，另一方面通過金屬膜的作用大大減小了由于外部電場作用產(chǎn)生的感應(yīng)電容，從而提高了測量精度，在低濕情況下， DRYCAP 的反應(yīng)時間為 40-240 秒，取決于濕度變化方向和大小，測量高濕時反應(yīng)時間較短。 DRYCAP 的耐溫范圍為 -40-+180 度，承壓范圍為 0-20bar. 其本身耐腐蝕性也極為突出，對于堿性和弱酸性氣體有較好的適應(yīng)，通常在低濕的情況下，相對薄膜濕敏傳感器要得到 +2 度的露點精度所能測得的最低露點為 -9 度，應(yīng)用 Vaisal 的 DRYCAP 傳感器及自動校準(zhǔn)專利技術(shù)，在保證 +2 度露點溫度精度的同時可測得的最低露點為 -60 度，在精度稍低的情況下可達(dá)到 -80 度的露點，這是因為自校準(zhǔn)技術(shù)使得準(zhǔn)確的相對濕度測量成為可能。 
在自校準(zhǔn)過程中，測溫電阻將 DRYCAP 探頭加溫到高于環(huán)境溫度 10 度后自然冷卻，在冷卻過程中儀器測量 DRYCAP 實時溫度和相對濕度。從公式 RH=RH0+PW/PWS 中（其中 RH 為儀器測量值。 RH0 為直線在 Y 軸上截距。 PW 為此刻待測氣體中水氣分壓，假設(shè)是一定值。 PWS 為飽和水氣壓值。 1/PWS 為、溫度的函數(shù)）可見由幾組不同溫度時的 RH 、 1/PWS 值可推出一擬合直線，并推出該擬合直線在 Y 軸上的截距 RH ？即溫度無窮高時，傳感器所測相對溫度偏移開零點的值。

 
在確定 RH0 后即可進(jìn)行準(zhǔn)確的 RH 計算，從而準(zhǔn)確計算出露點，當(dāng)相對濕度低于 10% 時，系統(tǒng)自動執(zhí)行自校準(zhǔn)功能，此時上次的輸出參數(shù)被鎖定，校準(zhǔn)后系統(tǒng)即可輸出測量值。自校準(zhǔn)功能也可以以時間間隔方式啟動（通常為 6 小時）。如果在校準(zhǔn)過程中溫度或露點測量值不穩(wěn)定，即環(huán)境影響降溫過程或假設(shè)的 PW 為一常數(shù)條件不滿足，自校準(zhǔn)功能將會在設(shè)定的時間間隔后又一次執(zhí)行，依次類推，直至溫度和露點溫度穩(wěn)定后才輸出真實露點。通過優(yōu)秀的 DRYCAP 硬件設(shè)計及自動校準(zhǔn)軟件使得準(zhǔn)確測量低濕露點得以實現(xiàn)。 
由于某些化學(xué)物質(zhì)氣體分子長期聚集在濕敏器件內(nèi)部會影響測量精度。為保證準(zhǔn)確測量， 開發(fā)出增益回歸軟件，其工作過程為在零點自動校準(zhǔn)軟件執(zhí)行前執(zhí)行增益回歸功能，將 DRYCAP 傳感器升溫到 160 度使其內(nèi)部聚集的化學(xué)物質(zhì)氣體分子蒸發(fā)，從而保證了準(zhǔn)確測量。同時這一方法排除了油污聚集影響反應(yīng)時間的困擾。 
DRYCAP 濕敏器件不怕冷凝水，發(fā)生冷凝后自然風(fēng)干則不影響正常使用，但風(fēng)干時需將儀器取出，這會影響其他工作的正常進(jìn)行，為了防止此類情況的頻繁發(fā)生，在 DMT242 露點儀中還附有一保護(hù)功能，即當(dāng)時濕度意外升高到 80%RH 上時，測溫傳感器馬上對濕敏器件加熱以減小局部相對濕度從而避免飽和水汽形成。通過使用這一客戶友好功能使得停工率大幅降低，從而提高了生產(chǎn)效率。 
露點儀出廠設(shè)置為 -80+20 度露點對應(yīng) 4~20MA ，但客戶通過軟件修改可使任意量程范圍內(nèi)參數(shù)，如： -60~~+5 度露點或 -75~~+15 度等對應(yīng) 4-20MA 輸出，從而大大方便了后級級聯(lián)控制。 
所有露點儀使用一段時間后都會發(fā)生漂移，大多數(shù)露點儀客戶是不能自己作校正的，只能頻繁地送到廠家花費(fèi)一定的財力及時間作校正，為了方便客戶使用，露點儀都能使客戶在自己能找到標(biāo)準(zhǔn)濕度的情況下，通過 Macrisoft Windows 中的公用軟件自己作校正，大大節(jié)省了費(fèi)用和時間，保證了正常測量。 
通過多項尖端技術(shù)的使用，確保了維薩拉公司（ Vaisala ）露點儀在各行業(yè)的長期穩(wěn)定精確使用。 
三 露點儀應(yīng)用領(lǐng)域 
1. 電力系統(tǒng) SF6 露點檢測 
2. 空氣凈化及潔凈室 
3. 壓縮空氣干燥 
4. 汽輪機(jī)防冰 
5. 干燥工業(yè) 
6. 食品加工 
7. 塑料基片干燥 
8. 動力氣質(zhì)量控制 
9. 氨氣生產(chǎn)及純度維護(hù) 
10. 需要極干燥的環(huán)境（如手套箱，電子工業(yè)等） 

露點儀是能直接測出露點溫度度的儀器。使一個鏡面處在樣品濕空氣中降溫，直到鏡面上隱現(xiàn)露滴（或冰晶）的瞬間，測出鏡面平均溫度，即為露（霜）點溫度。它測濕精度高，但需光潔度很高的鏡面，精度很高的溫控系統(tǒng)，以及靈敏度很高的露滴（冰晶）的光學(xué)探測系統(tǒng)。使用時須使吸入樣本空氣的管道保持清潔，否則管道內(nèi)的雜質(zhì)將吸收或放出水分造成測量誤差。

　　六氟化硫氣體（SF6）是一種用于高壓電力設(shè)備的優(yōu)良?xì)怏w絕緣材料，它廣泛地應(yīng)用于電力工業(yè)所使用的高壓斷路器和其它開關(guān)設(shè)備上，同時也被用于氣體絕緣的配電站、氣體絕緣輸電線路上等等。SF6氣體的一些電氣性能和熱性能，使得它能夠滿足電力系統(tǒng)的需要：

1. 　　高的電氣絕緣強(qiáng)度

2. 　　獨(dú)特的滅弧能力

3. 　　良好的熱傳導(dǎo)性能

4. 　　優(yōu)良的熱穩(wěn)定性

5. 　　除了這些特點外

　　SF6氣體有很多的物理特性和化學(xué)特性，使它能夠成為電力工業(yè)的優(yōu)良電氣絕緣材料。SF6氣體的特性是無毒、不易燃、惰性氣體、無腐蝕性。

　　由于六氟化硫（以下簡寫：SF6）以其良好的絕緣性能和滅弧性能，被廣泛應(yīng)用于電器工業(yè)，如：斷路器、高壓開關(guān)、高壓變壓器、氣封閉組合電容器、高壓傳輸線、互感器等。但是良好的絕緣性能和滅弧性能是和SF6氣體中含水量是有關(guān)系的，也就是說，SF6氣體中含水量越少，它的絕緣性能和滅弧性能越好。

　　水份對SF6氣體的影響首先表現(xiàn)在SF6氣體在電弧高溫下與水發(fā)生反應(yīng)能產(chǎn)生有毒物質(zhì)；其次，SF6氣體中的水份通常以水蒸汽形式存在的，當(dāng)溫度降低時可能凝結(jié)成露水附著在零件表面，這對沿面絕緣影響很大，從而發(fā)展成沿面放電引起事故。所以，用SF6做絕緣和滅弧介質(zhì)時，須要保證SF6氣體的露點在規(guī)定的范圍內(nèi)，這個時候就需要一個露點儀來測量了。