湿度测量的基本概念.docx

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湿度测量的基本概念

湿度测量的基本概念 

  在工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境湿度进行测量及控制。

对环境温、湿度的控制以及对工业材料水份值的监测与分析都已成为比较普遍的技术条件之一,但在常规的环境参数中，湿度是最难准确测量的一个参数。

这是因为测量湿度要比测量温度复杂得多，温度是个独立的被测量，而湿度却受其他因素（大气压强、温度）的影响。

此外，湿度的校准也是一个难题。

国外生产的湿度标定设备价格十分昂贵。

一、湿度定义 

　　在计量法中规定,湿度定义为“物象状态的量”。

日常生活中所指的湿度为相对湿度，用RH%表示。

总言之，即气体中（通常为空气中）所含水蒸气量（水蒸气压）与其空气相同情况下饱和水蒸气量（饱和水蒸气压）的百分比。

湿度很久以前就与生活存在着密切的关系,但用数量来进行表示较为困难。

对湿度的表示方法有绝对湿度、相对湿度、露点、湿气与干气的比值（重量或体积）等等。

二、湿度测量方法 

　　湿度测量从原理上划分有二、三十种之多。

但湿度测量始终是世界计量领域中著名的难题之一。

一个看似简单的量值，深究起来，涉及相当复杂的物理—化学理论分析和计算，初涉者可能会忽略在湿度测量中必需注意的许多因素，因而影响传感器的合理使用。

　　常见的湿度测量方法有：

动态法（双压法、双温法、分流法），静态法（饱和盐法、硫酸法），露点法，干湿球法和电子式传感器法。

① 双压法、双温法是基于热力学P、V、T平衡原理，平衡时间较长，分流法是基于绝对湿气和绝对干空气的精确混合。

由于采用了现代测控手段，这些设备可以做得相当精密，却因设备复杂，昂贵，运作费时费工，主要作为标准计量之用，其测量精度可达±2%RH以上。

② 静态法中的饱和盐法，是湿度测量中最常见的方法，简单易行。

但饱和盐法对液、气两相的平衡要求很严，对环境温度的稳定要求较高。

用起来要求等很长时间去平衡，低湿点要求更长。

特别在室内湿度和瓶内湿度差值较大时，每次开启都需要平衡6~8小时。

③ 露点法是测量湿空气达到饱和时的温度，是热力学的直接结果，准确度高，测量范围宽。

计量用的精密露点仪准确度可达±0.2℃甚至更高。

但用现代光—电原理的冷镜式露点仪价格昂贵，常和标准湿度发生器配套使用。

④干湿球法，这是18世纪就发明的测湿方法。

历史悠久，使用最普遍。

干湿球法是一种间接方法，它用干湿球方程换算出湿度值，而此方程是有条件的：

即在湿球附近的风速必需达到2.5m/s以上。

普通用的干湿球温度计将此条件简化了，所以其准确度只有5~7%RH,干湿球也不属于静态法，不要简单地认为只要提高两支温度计的测量精度就等于提高了湿度计的测量精度。

⑤电子式湿度传感器法 

　　电子式湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业, 近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。

湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的水平。

三、湿度测量方案的选择 

　　现代湿度测量方案最主要的有两种：

干湿球测湿法，电子式湿度传感器测湿法。

下面对这两种方案进行比较，以便客户选择适合自己的湿度测量方法。

干湿球湿度计的特点：

　　早在18世纪人类就发明了干湿球湿度计，干湿球湿度计的准确度还取决于干球、湿球两支温度计本身的精度；湿度计必须处于通风状态：

只有纱布水套、水质、风速都满足一定要求时，才能达到规定的准确度。

干湿球湿度计的准确度只有5％一7％RH。

　　干湿球测湿法采用间接测量方法，通过测量干球、湿球的温度经过计算得到湿度值，因此对使用温度没有严格限制，在高温环境下测湿不会对传感器造成损坏。

　　干湿球测湿法的维护相当简单，在实际使用中，只需定期给湿球加水及更换湿球纱布即可。

与电子式湿度传感器相比，干湿球测湿法不会产生老化，精度下降等问题。

所以干湿球测湿方法更适合于在高温及恶劣环境的场合使用。

电子式湿度传感器的特点：

　　而电子式湿度传感器是近几十年，特别是近20年才迅速发展起来的。

湿度传感器生产厂在产品出厂前都要采用标准湿度发生器来逐支标定，电子式湿度传感器的准确度可以达到2％一3％RH。

　　在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，会产生老化，精度下降，湿度传感器年漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。

一般情况下，生产厂商会标明1次标定的有效使用时间为1年或2年，到期需重新标定。

　　电子式湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断，一般说来，电子式湿度传感器的长期稳定性和使用寿命不如干湿球湿度传感器。

　　湿度传感器是采用半导体技术，因此对使用的环境温度有要求，超过其规定的使用温度将对传感器造成损坏。

　　所以电子式湿度传感器测湿方法更适合于在洁净及常温的场合使用。

四、湿度传感器选择的注意事项 

①．选择测量范围 

　　和测量重量、温度一样，选择湿度传感器首先要确定测量范围。

除了气象、科研部门外，搞温、湿度测控的一般不需要全湿程（0-100％RH）测量。

②、选择测量精度

　　测量精度是湿度传感器最重要的指标，每提高—个百分点，对湿度传感器来说就是上一个台阶，甚至是上一个档次。

因为要达到不同的精度，其制造成本相差很大，售价也相差甚远。

所以使用者一定要量体裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖”。

　　如在不同温度下使用湿度传感器，其示值还要考虑温度漂移的影响。

众所周知，相对湿度是温度的函数，温度严重地影响着指定空间内的相对湿度。

温度每变化0.1℃。

将产生0.5％RH的湿度变化（误差）。

使用场合如果难以做到恒温，则提出过高的测湿精度是不合适的。

　　多数情况下，如果没有精确的控温手段，或者被测空间是非密封的，±5％RH的精度就足够了。

对于要求精确控制恒温、恒湿的局部空间，或者需要随时跟踪记录湿度变化的场合，再选用±3％RH以上精度的湿度传感器。

　　而精度高于±2％RH的要求恐怕连校准传感器的标准湿度发生器也难以做到，更何况传感器自身了。

相对湿度测量仪表，即使在20—25℃下，要达到2％RH的准确度仍是很困难的。

通常产品资料中给出的特性是在常温（20℃±10℃）和洁净的气体中测量的。

③、考虑时漂和温漂

　　在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，电子式湿度传器会产生老化，精度下降，电子式湿度传器年漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。

一般情况下，生产厂商会标明1次标定的有效使用时间为1年或2年，到期需重新标定。

④、其它注意事项 

　　湿度传感器是非密封性的，为保护测量的准确度和稳定性，应尽量避免在酸性、碱性及含有机溶剂的气氛中使用。

也避免在粉尘较大的环境中使用。

为正确反映欲测空间的湿度，还应避免将传感器安放在离墙壁太近或空气不流通的死角处。

如果被测的房间太大，就应放置多个传感器。

　　有的湿度传感器对供电电源要求比较高，否则将影响测量精度。

或者传感器之间相互干扰，甚至无法工作。

使用时应按照技术要求提供合适的、符合精度要求的供电电源。

　　传感器需要进行远距离信号传输时，要注意信号的衰减问题。

当传输距离超过200m以上时，建议选用频率输出信号的湿度传感器。

                                   温湿度管理概述

　　要做好仓库温湿度管理工作，首先要学习和掌握空气温湿度的基本概念以及有关的基本知识。

　　空气温度：

空气温度是指空气的冷热程度。

一般而言，距地面越近气温越高，距地面越远气温越低。

在仓库日常温度管理中，多用摄氏表示，凡0度以下度数，在度数前加一个“－"，即表示零下多少摄氏度。

　　空气湿度：

空气湿度是指空气中水汽含量的多少或空气干湿的程度。

表示空气湿度，主要有以下几种方法：

绝对湿度。

是指单位容积的空气里实际所含的水汽量，一般以克为单位。

温度对绝对湿度有着直接影响。

一般情况下，温度越高，水汽蒸发得越多，绝对湿度就越大；相反，绝对湿度就小。

饱和湿度。

饱和湿度是表示在一定温度下，单位容积空气中所能容纳的水汽量的最大限度。

如果超过这个限度，多余的水蒸气就会凝结，变成水滴。

此时的空气湿度便称为饱和湿度。

空气的饱湿度不是固定不变的，它随着温度的变化而变化。

温度越高，单位容积空气中能容纳的水蒸气就越多，饱和湿度也就越大。

　　相对湿度：

相对温度是指空气中实际含有的水蒸气量（绝对湿度）距离饱和状态（饱和湿度）程度的百分比。

即，在一定温度下，绝对湿度占饱和湿度的百分比数。

相对湿度用百分率来表示。

公式为：

相对湿度=绝对湿度／饱和湿度×100％，绝对湿度=饱和湿度×相对湿度，相对湿度越大，表示空气越潮湿；相对湿度越小，表示空气越干燥。

空气的绝对湿度、饱和湿度、相对湿度与温度之间有着相应的关系。

温度如发生了变化，则各种湿度也随之发生变化。

　　露点：

露点是指含有一定量水蒸气（绝对湿度）的空气，当温度下降到一定程度时所含的水蒸气就会达到饱和状态（饱和湿度）并开始液化成水，这种现象叫做结露。

水蒸气开始液化成水时的温度叫做“露点温度"，简称“露点”。

如果温度继续下降到露点以下，空气中超饱和的水蒸气，就会在商品或其他物料的表面上凝结成水滴。

此外，风与空气中的温湿度有密切关系，也是影响空气温湿度变化的重要因素之一。

　　库内外温湿度的变化：

从气温变化的规律分析，一般在夏季降低库房内温度的适宜时间是夜间10点钟以后到次日早晨6点钟。

当然，降温还要考虑到商品特性、库房条件、气候等因素的影响。

第一讲 压力的基本概念 

一、           压力和压强 

1、  压力 

物理学中把垂直压在物体表面上的力叫做压力。

2、压强 

压力作用的效果不仅跟压力的大小有关系，还跟受力面积的大小有关系。

物体单位面积上收到的压力叫做压强 

压强的计算公式是：

压强＝压力/受力面积，即P＝F/S 

F：

压力，国际单位是牛 

S：

面积，国际单位是米2 

P：

压强，国际单位是牛/米2，即帕斯卡，简称帕（Pa） 

1Pa＝1N/m2 

1hpa＝100Pa 

1KPa＝1000Pa 

二、液体压强 

       液体有流动性，它的压强有不同于固体的特点。

       液体对容器底和侧壁都有压强，液体内部向各个方向都有压强。

       液体的压强随深度增加而增大，在同一深度，液体向各个方向的压强相等；不同液体的压强还跟密度有关系。

       深度为h处液体的压强为：

              P＝ρgh      ρ：

液体密度千克/米3， 

三、大气压强 

1、大气的压强 

空气，也像液体那样，受到重力的作用，而且能流动，因而空气内部向各个方向都有压强，大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强。

       通过用水银做测试，大气压强是760mm汞柱，水银的密度是13.6×103千克/米3，可以计算出大气压强为P＝ρgh＝1.01×105帕。

2、  大气压的变化 

大气压是由于大气层受到重力作用而产生的，离地面越高的地方，上面的大 

气层越薄，那里的大气压强越小。

       气压计：

用来测定大气压的仪器叫气压计 

       标准大气压：

大气压不但随高度而变化，在同一地点也不是固定不变的，通常把等于760mm水银柱的大气压叫标准大气压，1标准大气压＝1.01325×105帕。

       一切液体的沸点，都是气压减小时降低，气压增大时升高。

3、气体的压强跟体积的关系 

       在温度不变时，一定质量的气体，体积越小，压强越大；体积越大，压强越小。

       压缩空气的应用：

许多机器设备利用压缩空气来工作。

例如，矿山上用压缩空气开动风镐、风钻。

火车上用压缩空气制止车轮转动－制动，无轨电车、公共汽车上用压缩空气开关车门，等等。

四、浮力 

       一切浸入液体的物体，都受到液体对它竖直向上的浮