建筑環(huán)境測試技術(shù)濕度測量

1、第四章 濕度測量空氣的濕度（相對濕度）高低會影響人的舒適感。相對濕度Relative Humidity：空氣中所含水蒸氣量（水蒸氣分壓）與相同情況下飽和水蒸氣量（飽和水蒸氣分壓）的百分比。Pn：水蒸氣分壓。Pb：相同情況下飽和水蒸氣的分壓。在暖通空調(diào)領(lǐng)域，常用的濕度測量方法主要有：干濕球法、露點(diǎn)法、電子式濕度傳感器法。1第四章 濕度測量4.1 干濕球濕度計(jì)4.2 露點(diǎn)濕度計(jì)4.3 電子式溫度傳感器4.4 濕度計(jì)的校準(zhǔn)24.1 干濕球濕度計(jì)原理：干濕球溫度差效應(yīng)。干濕球溫度計(jì)：由兩只相同的溫度計(jì)組成，其中一只溫度計(jì)的溫包部位包有脫脂棉紗布，紗布的下端浸入盛有蒸餾水的水杯中。在毛細(xì)作用下，紗布經(jīng)常

2、處于濕潤狀態(tài)。測得干球溫度t1、濕球溫度ts；濕球溫度代表絕熱飽和溫度。脫脂棉紗布水杯濕球溫度計(jì)干球溫度計(jì)34.1 干濕球濕度計(jì)利用公式計(jì)算（焓差計(jì)算公式）。在t-d圖中確定相對濕度（等焓線、等濕線）。從“通風(fēng)干濕表用相對濕度表”中查出相對濕度。1=100%PbPnht1tStLdthd144.1 干濕球濕度計(jì)優(yōu)點(diǎn)：適用于高溫環(huán)境及惡劣環(huán)境。測量準(zhǔn)確度為5%-7%RH。需要人工讀數(shù)、人工加水。不適用于自動檢測濕度、自動控制濕度的場合。54.1.2 電動通風(fēng)干濕球濕度計(jì)克服了普通干濕球濕度計(jì)的不足。不帶數(shù)字顯示的電動通風(fēng)干濕球溫度計(jì)：采用水銀溫度計(jì)。溫度計(jì)上裝有微型風(fēng)機(jī)，造成不小于2.5m/s的

3、風(fēng)速。也稱為阿斯曼濕度計(jì)。64.1.2 電動通風(fēng)干濕球溫度計(jì)1-風(fēng)機(jī) 2-鉑電阻溫度傳感器3-脫脂棉紗布 4-水杯 5-導(dǎo)線帶有數(shù)字顯示的電動通風(fēng)干濕球溫度計(jì)：采用鉑電阻溫度傳感器（或其它電阻溫度傳感器）。溫度計(jì)上裝有微型風(fēng)機(jī)，造成不小于2.5m/s的風(fēng)速。74.1.2 電動通風(fēng)干濕球溫度計(jì)數(shù)顯電動通風(fēng)干濕球濕度計(jì)的原理框圖：干濕球溫度計(jì)溫度測量濕度值計(jì)算溫濕度值顯示、報(bào)警及遠(yuǎn)傳干球溫度計(jì)濕球溫度計(jì)特點(diǎn)：增加了溫度測量、濕度值計(jì)算和溫濕度顯示功能。有些還增加了缺水報(bào)警及數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳等功能。測量精度大大提高，溫度測量誤差0.08%，相對濕度測量誤差不大于2%RH。84.2 露點(diǎn)濕度計(jì)露點(diǎn)溫度：將被測

4、空氣冷卻，當(dāng)濕空氣冷卻到水蒸氣達(dá)到飽和并開始凝結(jié)出水分時(shí)所對應(yīng)的溫度。1=100%PbPnht1tStLdth94.2 露點(diǎn)濕度計(jì)基本原理：先測定露點(diǎn)溫度tl，根據(jù)tl確定對應(yīng)于tl的飽和水蒸氣壓力Pl。Pn：水蒸氣分壓。Pb：相同情況下飽和水蒸氣的分壓。露點(diǎn)濕度計(jì)的測定方法：先把物體表面加以冷卻，一直冷卻到與該物體表面相臨近的空氣層中的水蒸氣開始在物體表面上冷凝成水分為止。開始凝集水分的瞬間，其臨近空氣層的溫度，即為被測空氣的露點(diǎn)溫度。104.2.1 露點(diǎn)濕度計(jì)測量過程：在鍍鎳黃銅盒3中注入乙醚溶液，然后用橡皮鼓氣球4將空氣打入鍍鎳黃銅盒3中，并由另一管口排出，使得乙醚得到較快速度的蒸發(fā)。當(dāng)

5、乙醚蒸發(fā)時(shí)，即吸收了乙醚自身熱量使得溫度降低。當(dāng)空氣中水蒸氣開始在鍍鎳黃銅盒3外表面凝結(jié)時(shí)，插入其中的溫度計(jì)讀數(shù)就是空氣的露點(diǎn)。缺點(diǎn)：不易測準(zhǔn)，誤差較大。1-干球溫度計(jì) 2-露點(diǎn)溫度計(jì)3-鍍鎳黃銅盒 4-橡皮鼓氣球露點(diǎn)溫度計(jì)干球溫度計(jì)橡皮鼓氣球鍍鎳黃銅盒114.2.2 光電式露點(diǎn)濕度計(jì)測量原理：利用光電原理直接測量氣體的露點(diǎn)溫度。核心：一個可以自動調(diào)節(jié)溫度、能夠反射光的金屬露點(diǎn)鏡6以及光學(xué)系統(tǒng)。124.2.2 光電式露點(diǎn)濕度計(jì)測量過程：被測氣流通過中間通道與露點(diǎn)鏡6相接觸。來自光源4的斜射光束經(jīng)過露點(diǎn)鏡6反射后，大部分射向反射光敏電阻2，小部分被散射光敏電阻3所吸收。二者通過光電橋路5進(jìn)行比較

6、。兩者之間的不平衡信號經(jīng)過平衡放大器9放大之后，自動調(diào)節(jié)10輸入半導(dǎo)體熱電制冷器8的直流電流值，其制冷量隨之變化。當(dāng)溫度降至露點(diǎn)溫度時(shí)，露點(diǎn)鏡6的鏡面開始結(jié)露，測得露點(diǎn)溫度。134.2.2 光電式露點(diǎn)濕度計(jì)特點(diǎn)：露點(diǎn)溫度測量范圍為-40100，測量誤差為0.05。最低的露點(diǎn)濕度能夠測量到1%-2%的相對濕度。測量精度高，且可以測量高壓、低溫、低濕氣體的相對濕度。但是，采樣氣體不得含有煙塵、油脂等污染物。技術(shù)指標(biāo)露點(diǎn)溫度測量范圍：- 65 20 露點(diǎn)濕度測試準(zhǔn)確度 DEW 0.3顯示靈敏度 0.1 樣氣壓力 0.1 MPa/cm2樣氣流量 0.4 1.0Lmin144.3 電子式濕度傳感器原理：

7、某些物質(zhì)放在空氣中，其含濕量與空氣的相對濕度有關(guān)。含濕量的大小會引起物質(zhì)本身的某些物理特性的變化。因此，可以將具有這些特性的物質(zhì)或者元件做成傳感器，將空氣相對濕度的測量轉(zhuǎn)換為對傳感器的電阻或者電容量的測量吸濕法濕度測量。傳感器：氯化鋰電阻濕度傳感器、高分子濕度傳感器、金屬氧化物陶瓷濕度傳感器、金屬氧化物膜濕度傳感器。濕度傳感器在出廠之前，都要采用標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器進(jìn)行標(biāo)定，準(zhǔn)確度可以達(dá)到2%-3%RH。154.3.1 氯化鋰電阻濕度傳感器氯化鋰的吸濕量與空氣的相對濕度成一定函數(shù)關(guān)系?？諝鉂穸仍黾?氯化鋰的吸濕量增加 氯化鋰中導(dǎo)電的離子數(shù)增加 電阻減小(%)1535557595R(K)8070523

8、2.312.35164.3.1 氯化鋰電阻濕度傳感器梳狀傳感器：梳妝電極（金箔）鍍在絕緣板上。柱狀傳感器：用兩根平行的鉑絲電極纏繞在絕緣柱上，利用多孔塑料聚乙烯球作為膠黏劑，使得氯化鋰溶液均勻地附在絕緣板的表面。梳狀傳感器 柱狀傳感器1-端子 2-電極 3-塑料底板 4- 插座 5-引線將傳感器放置在氯化鋰溶液中。氯化鋰鹽溶液使兩電極間構(gòu)成導(dǎo)電回路。隨著空氣相對濕度的變化，氯化鋰溶液的吸濕量產(chǎn)生變化。所以，兩個電極之間的電阻值反映了空氣相對濕度的變化。174.3.1 氯化鋰電阻濕度傳感器兩個電極之間的電阻值如何測量？交流電橋。通過電橋?qū)鞲衅麟娮栊盘朢轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷盒盘杣()。電壓u()再經(jīng)放

9、大、檢波電路，變成與相對濕度成一定函數(shù)關(guān)系的直流電壓U() ，再經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成與相對濕度成線性關(guān)系的420mA、DC信號。為了消除環(huán)境溫度的影響，采取了溫度補(bǔ)償措施。18DWSP型氯化鋰電阻濕度傳感器采用真空鍍膜工藝，在玻璃片上鍍上一層梳狀金電極，然后在電極上涂上一層氯化鋰和聚氯乙烯醇等配制的感濕膜。聚氯乙烯醇是一種粘合性很強(qiáng)的多孔性物質(zhì)，它與氯化鋰結(jié)合后，水分子很容易地在感濕膜中吸附與釋放，從而使得電阻值發(fā)生迅速變化。為了提高濕敏電阻的抗污染能力，還在濕敏電阻表面涂覆一層多孔性的保護(hù)膜。19DWSP型氯化鋰電阻濕度傳感器優(yōu)點(diǎn)：有較高的精度、響應(yīng)迅速。特別適合空調(diào)系統(tǒng)使用。缺點(diǎn)：有結(jié)

10、露時(shí)易失效。長期穩(wěn)定性和使用壽命不如干濕球濕度傳感器。最高使用溫度55，否則氯化鋰溶液將蒸發(fā)。使用環(huán)境要求空氣清潔、無粉塵、纖維等。否則使用時(shí)間一長，傳感器會老化、精度下降。一般情況下，生產(chǎn)廠商會表明1次標(biāo)定的有效使用時(shí)間為1年或2年。20多片組合傳感器R1R2R3R4rrrrABRAB=f()7595%5575%3555%1535%每一個氯化鋰傳感器的測量范圍較窄（一般為15%-20%RH），測量時(shí)應(yīng)該按照測量范圍要求，選用響應(yīng)的量程。為了擴(kuò)大測量范圍，可以使用多片組合傳感器。214.3.2 高分子濕度傳感器電容式1-底板 2-高分子薄膜 3-過濾網(wǎng)4- 電極 5-支架 6-引線底板高分子薄

11、膜過濾網(wǎng)電極支架引線電容式濕度傳感器是一個電容器。將高分子薄膜2連接電極4。水分子可通過電極兩端被高分子薄膜2吸附或釋放。隨著水分子吸附或釋放，高分子薄膜2的介電系數(shù)（電容）將發(fā)生相應(yīng)的變化。所以只要測定介電系數(shù)就可測得相對濕度。224.3.2 高分子濕度傳感器電容式介電系數(shù) ：C傳感器的電容高分子薄膜的介電系數(shù)d高分子薄膜的厚度S電極的面積目前，大多采用醋酸丁酸纖維素作為高分子薄膜的材料。這種材料制成的薄膜吸附水分子之后，不會使得水分子之間產(chǎn)生相互作用，尤其在采用多孔金電極時(shí)，可使傳感器具有響應(yīng)迅速、無濕滯的特點(diǎn)。234.3.2 高分子濕度傳感器電容式傳感器電容值與相對濕度的關(guān)系圖項(xiàng)目參數(shù)濕

12、度測量范圍(%RH)工作溫度范圍()測量精度(%RH)濕滯(%RH)響應(yīng)時(shí)間(s)工作頻率(Hz)工作電壓(V)溫度系數(shù)(%RH/)159555021105030012(AC)-RHS型電容式濕度傳感器的基本參數(shù)24原理：使用高分子固體電解質(zhì)材料制作感濕膜。當(dāng)相對濕度大時(shí)，膜中的可移動離子濃度增大，電阻減少。當(dāng)相對濕度降低時(shí)，膜中的可運(yùn)動離子濃度減少，電阻阻值增大。這樣可通過電極間的電阻值的變化測量相對濕度。特點(diǎn)：靈敏度好、線性度好、響應(yīng)時(shí)間快、易小型化、制作工作簡單、成本低、使用方便。 4.3.2 高分子濕度傳感器電阻式電阻與相對濕度的關(guān)系25HPR-MQ-M52R型高分子濕度傳感器在空調(diào)、

13、加濕器、除濕機(jī)等民用家電產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。 264.3.3 金屬氧化物陶瓷濕度傳感器由金屬氧化物多孔性陶瓷燒結(jié)而成。燒結(jié)體上有微細(xì)孔，可使?jié)衩魧游交蜥尫潘肿?，造成其電阻值的改變。電阻值與濕度的關(guān)系為非線性，而電阻的對數(shù)值與溫度的關(guān)系為線性，因此在電路處理上應(yīng)加入線性化處理單元。特點(diǎn)：工作范圍寬、穩(wěn)定性好、壽命長、耐環(huán)境能力強(qiáng)。主要有MgCr2O4-TiO2（鉻酸鎂-二氧化鈦 ）陶瓷濕度傳感器、NiO（氧化鎳）陶瓷濕度傳感器。27MgCr2O4-TiO2陶瓷濕度傳感器MgCr2O4-TiO2陶瓷片尺寸為4mm5mm0.3mm，氣孔率為2530，孔徑小于1m，具有良好的吸濕性。陶瓷片兩面

14、涂覆有多孔金電極，金電極與引出線燒結(jié)在一起。為了減少測量誤差，在陶瓷片的外圍設(shè)置加熱線圈，以便對器件加熱清洗，排除惡劣氣氛對器件的污染。整個器件安裝在陶瓷基片上。28MgCr2O4-TiO2陶瓷濕度傳感器MgCr2O4-TiO2陶瓷片濕度傳感器的相對濕度與電阻值之間的關(guān)系：使用之前應(yīng)先加熱約1min左右，以消除由于油污及各種有機(jī)蒸汽等的污染所引起的性能惡化。292. NiO陶瓷濕度傳感器原理：利用微細(xì)多孔對水分子吸附及釋放的現(xiàn)象，使其電阻值發(fā)生變化。特點(diǎn)：工作穩(wěn)定性好、壽命較長，對丙酮、苯等蒸汽有抗污染能力。由于加入了過濾層，所以響應(yīng)時(shí)間較長，適合在空調(diào)系統(tǒng)中使用。國產(chǎn)UD-8NiO濕度傳感器

15、：項(xiàng)目參數(shù)濕度測量范圍(%RH)工作溫度范圍()測量精度(%RH)濕滯(%RH)響應(yīng)時(shí)間(s)工作頻率(Hz)工作電壓(V)溫度系數(shù)(%RH/)穩(wěn)定性(%RH/年)成分及結(jié)構(gòu)590060233501001 (AC)0.512NiO燒結(jié)體303. 金屬氧化物膜濕度傳感器Cr2O3(氧化鉻)Fe2O3(氧化鐵)Fe3O4 (四氧化三鐵) Al2O3 (氧化鋁) Mg2O3 (氧化鎂) ZnO (氧化鋅)TiO2 (二氧化鈦)這些金屬氧化物的細(xì)粉，吸收水分之后具有極快的速干特性。利用這種現(xiàn)象可以制造出多種金屬氧化物膜濕度傳感器。氧化鉻氧化鐵氧化鋁313. 金屬氧化物膜濕度傳感器原理：將調(diào)制好的金屬氧

16、化物的糊狀物加工在陶瓷基片及電極上，采用燒結(jié)或烘干的方法使之固化成膜。膜的含濕量隨著外界空氣含濕量的變化而變化。含濕量的變化又引起電阻阻值的變化。通過測量電阻之間的阻值即可測量相對濕度。特點(diǎn)：傳感器電阻的對數(shù)值與濕度成線性關(guān)系。測濕范圍、工作溫度范圍寬。測量精度為2%-4%RH，使用壽命超過2年。 324.4 濕度計(jì)的校準(zhǔn)校準(zhǔn)條件： 1) 具有恒定相對濕度的空間； 2) 測定相對濕度的基準(zhǔn)方法； 3) 將被校準(zhǔn)的儀表放入此空間中進(jìn)行校準(zhǔn)。飽和鹽溶液濕度計(jì)校準(zhǔn)裝置原理：水的飽和蒸汽壓與其溫度一一對應(yīng)。溫度越高，飽和蒸汽壓也越高。當(dāng)水中加入鹽類后，溶液中水分的蒸發(fā)受到限制，導(dǎo)致飽和蒸汽壓降低。降低

17、的程度與鹽類的濃度有關(guān)。334.4 濕度計(jì)的校準(zhǔn) 飽和鹽溶液濕度計(jì)校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)圖外形為一封閉的長方體金屬盒子，分為上下兩部分。上面為標(biāo)定室+小室。下面為鹽溶液玻璃容器2、攪拌器4。標(biāo)定室中安裝溫度調(diào)節(jié)器5（調(diào)節(jié)與測定室內(nèi)溫度）、溫度計(jì)6、露點(diǎn)溫度計(jì)13。344.4 濕度計(jì)的校準(zhǔn)小室中安裝有風(fēng)機(jī)7和電加熱器8。箱子的外部安裝冷卻盤管9和保溫層10。電加熱器8和冷卻盤管9受到溫度調(diào)節(jié)器5的控制，用來恒定箱體內(nèi)的空氣溫度。箱子中間用隔板分割，隔板左右開有兩孔，使得上下兩部分相通。354.4 濕度計(jì)的校準(zhǔn)通過風(fēng)機(jī)7的動力，使得箱子中的空氣按照圖中所示箭頭的方向循環(huán)流動。風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間，達(dá)到穩(wěn)定之后，箱中空氣的水蒸氣分壓等于鹽溶液的飽和蒸汽壓。結(jié)合露點(diǎn)溫度計(jì)13測得的空氣露點(diǎn)溫度，即可求出箱中空氣的相對濕度。待校準(zhǔn)的濕度計(jì)放置在標(biāo)定室中，進(jìn)行標(biāo)定。364.4 濕度計(jì)的校準(zhǔn)各種鹽類相對濕度(%)室內(nèi)溫度()各種鹽類相對濕度(%)室內(nèi)溫度()LiClH2OKC2H3O2KFMgCl26H2OK2CO22H2ONa2Cr2O72H2O11.722.528.533.243.652.92