建筑環(huán)境測試技術第四章濕度測量

建筑環(huán)境測試技術第四章濕度測量第1頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月主要章節(jié)4.1濕度測量概述4.2干濕球溫度計4.3露點溫度計4.4電子式溫度傳感器4.5濕度計的校準第2頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1濕度測量概述1．濕度的表示方法絕對濕度、相對濕度、含濕量。所以測得被測空氣的水蒸氣分壓力，及干球溫度即可求得絕對濕度。1）絕對濕度：每m3濕空氣在標況下（0℃，1大氣壓）所含濕空氣的重量，即水蒸氣密度。單位為g/m3。由氣體狀態(tài)方程：第3頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月2）相對濕度：空氣中水蒸氣分壓力Pn與同溫度下飽和水蒸氣分壓力Pb的比值。Pb.s—相應于濕球溫度的飽和水蒸氣壓力；Pb—干球溫度對應的飽和水蒸氣壓力；B—大氣壓力；A—與風速有關的系數。第4頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月應用理想氣體狀態(tài)方程水蒸氣：3）含濕量：空氣由干空氣和濕空氣組成，每kg干空氣所含水蒸氣的量，稱為含濕量。符號d，單位g/kg干空氣：因為水蒸氣與干空氣均勻混合，故Vn=Vw，Tn=Tw，又：Rn=461，Rw=287，第5頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月所以，當大氣壓力為定值，含濕量是水蒸氣分壓力的函數。

第6頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月2．氣體濕度測量方法1）干濕球法簡單干濕球濕度計，通風干濕球濕度計（阿斯曼）2）露點法光電式露點濕度計3）吸濕法氯化鋰電阻式，高分子電阻式，高分子電容式金屬氧化物陶瓷電阻式，金屬氧化物膜電阻式第7頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2干濕球溫度計干濕球法濕度測量測得干球溫度和濕球溫度可計算相對濕度。適用范圍：大于0℃，測量誤差1～2%。第8頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月1．普通干濕球溫度計構造同精度溫度計兩支、脫脂紗布、蒸餾水特點無風速控制，無屏蔽輻射水易污染測量誤差較大注意：①濕球溫度計安裝時，要求溫度計的球部離開水杯上沿至少2～3cm，②應使?jié)袂驕囟扔嬛車諝饬魉俦３衷?.5m/s以上，使A為常數。TwTs第9頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月2.通風干濕球溫度計（阿斯曼）構造溫度計置于金屬套管內微型風機，特點濕球附近風速固定在2.5m/s金屬套管屏蔽輻射蒸餾水隨時滴入TwTs第10頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月第11頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3露點溫度計

露點法濕度測量露點溫度：將被測空氣冷卻，當濕空氣冷卻到水蒸氣達到飽和并開始凝結出水分時所對應的溫度。先測定露點溫度tL，根據tL確定該溫度下飽和水蒸氣壓力PL。PL即為被測空氣的水蒸氣分壓力Pn。第12頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月1．露點濕度計采用兩只玻璃棒溫度計，一只測量干球溫度，另一只放入黃銅盒內測量露點溫度。根據測得的露點溫度和干球溫度通過查表得到對應的露點溫度下的飽和蒸氣壓力和干球溫度下的飽和蒸氣壓力。缺點：露點溫度不易測準。第13頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月2．光電式露點濕度計影響測量精度的因素：高度光潔的露點鏡；高精度的光學與熱電制冷調節(jié)系統(tǒng)；采樣氣體需潔凈。第14頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月HNP-50型冷鏡式露點儀技術指標露點溫度測量范圍：-65～20℃最大致冷溫差Δ105℃露點溫度測試準確度DEW<±0.3PPM/V(換算精度0.1%)RH(換算精度0.1%)顯示靈敏度±0.1℃樣氣壓力0.1MPa/cm2樣氣流量0.4～1.0L∕min顯示器16x2液晶屏額定工作電壓220VAC50Hz

外形尺寸（W）360x（D）350x（H）135mm重量8.6Kg第15頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4電子式濕度傳感器

原理：將濕信號轉換成電信號，并遠傳。構造：軸流風機、鎳電阻、濕球紗布、盛水杯、測量橋路。電動干濕球溫度計第16頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月測量橋路：兩個橋路通過電阻R連接，構成雙電橋。

第17頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月通過調節(jié)可調電阻R的滑動觸頭，使檢流計為0，可得UDE=UAB。根據這一關系計算出RDE和相對濕度的關系，在可調電阻上進行分度，實現(xiàn)相對濕度的測量。第18頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月1氯化鋰電阻濕度計屬于吸濕法測量，根據氯化鋰的吸濕特性和氯化鋰吸濕后電阻變化特性。1）傳感器形式：梳狀、柱狀。R感濕膜梳狀柱狀第19頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月注意：為了避免氯化鋰溶液發(fā)生電解，電極兩端應接交流電。量程窄，一般為15%～20%，例如，0.05%的濃度對應感濕范圍為80%-100%，0.2%的濃度對應的感濕范圍為60%-80%。環(huán)境溫度對輸出影響較大，因此要進行溫度補償。最高使用溫度55℃，當大于55℃，氯化鋰溶液容易蒸發(fā)。第20頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月擴大氯化鋰濕度計的測量范圍R1R2R3R4rrrrABRAB=f()75~95%55~75%35~55%15~35%第21頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月(%)1535557595RAB(K)80705232.312.35第22頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月2）變送器將氯化鋰濕度測頭接入交流電橋，此電橋將傳感器的電阻信號轉變?yōu)榻涣麟妷盒盘枴４穗妷航浄糯蟆z波整流變成與相對濕度成一定函數關系的直流電壓，再經電壓-電流轉換器轉換成標準0-10mA的電流信號。第23頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月2.高分子濕度傳感器1）高分子電容式濕度傳感器

根據電容公式可知，在電容兩個極板的面積和間距不變的情況下，當介電常數發(fā)生變化時將引起電容值的變化。第24頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月特點：迅速吸濕、脫濕，滯后小，響應快，不受氣流速度影響，測量范圍寬，抗污染能力強，穩(wěn)定性好。第25頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月2）高分子電阻式濕度傳感器使用高分子固體電解質材料制作感濕膜，當相對濕度大時，膜中的可移動離子濃度增大，電阻減少，當相對濕度降低時，膜中的可運動離子濃度減少，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。

第27頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月HPR-MQ-M52R（M52R）是一款環(huán)保型的高分子濕度傳感器。在空調、加濕器、除濕機等民用家電產品中得到了廣泛的應用。第28頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月第29頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月3金屬氧化物濕度傳感器1）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而成。燒結體上有微孔，可使?jié)衩魧游交蜥尫潘肿樱斐善潆娮柚档母淖儭?/p>

主要有MgCr2O4-TiO2陶瓷濕度傳感器、NiO陶瓷濕度傳感器。第30頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月2）金屬氧化物膜濕度傳感器

原理：將調制好的金屬氧化物的糊狀物加工在陶瓷基片及電極上，采用燒結或烘干的方法使之固化成膜。這種膜的含濕量隨著外界空氣的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：傳感器電阻的對數值與濕度成線性關系，測濕范圍、工作溫度范圍寬。

第31頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月4.5濕度計的校準

飽和鹽溶液濕度校正裝置：

1)實現(xiàn)不同范圍內維持恒定的相對濕度空間，

2)可作基準的高精度標定儀器，水的飽和蒸氣壓是溫度的函數，溫度愈高，飽和蒸氣壓也愈高。當向水中加入鹽類，溶液中的水分蒸發(fā)受到限制，使其飽和蒸氣壓降低，降低的程度與鹽類的種類有關。根據不同的鹽類對應的飽和蒸氣壓不同，即對應的相對濕度不同實現(xiàn)濕度傳感器的標定。第32頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月溫度范圍濕度范圍精度響應時間(s)阿斯曼5~505~95%2~5%很長氯化鋰電阻式5~5015~95%2~5%10，50高分子電容式5~5015~95%2~5%<10金屬陶瓷電阻式0~605~90%2~5%<=3露點計-40~1000~100%1較短常見測濕度的方法比較第34頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月SHT71溫度、濕度復合傳感器

選用SENSIRION公司的SHT71溫度、濕度復合傳感器，該傳感器是該公司最新推出的數字化產品，直接輸出數字信號，通過一根數據線與微處理器相連，因此可簡化硬件電路設計。

第35頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月接口電路圖電源引腳：供應電壓在2.4～5.5V之間。串口時鐘輸入引腳（SCK）：同步微控制器和傳感器之間的通信。數據引腳（DATA）：DATA三態(tài)引腳用來向設備輸入、或輸出數據。第36頁，課件共38頁，創(chuàng)作于2023年2月思