空氣濕度測量方法

空氣濕度測量方法是指測量空氣中水汽含量的多少或空氣乾濕的程度的方法。

基本介紹

• 中文名：空氣濕度測量方法
• 外文名：methods of measuring humidity
• 實質：測量空氣中水汽含量的多少
• 作用：測量空氣乾濕的程度
• 方法：伸縮法，乾濕球法，冷凝露點法
• 學科：大氣科學

簡介

常見的空氣濕度測量方法有：利用物質幾何尺寸變化的測濕法（伸縮法），乾濕球法，冷凝露點法，氯化鋰露點法，電濕度測量法（電阻法、電容法），電解法（庫侖濕度計）、動態法(雙壓法、雙溫法、分流法)，靜態法(飽和鹽法、硫酸法)，電子式感測器法，以及其它測濕方法。

空氣濕度

表示空氣濕度，主要有以下幾種方法：絕對濕度。是指單位容積的空氣里實際所含的水汽量，一般以克為單位。溫度對絕對濕度有著直接影響。一般情況下，溫度越高，水汽蒸發得越多，絕對濕度就越大；相反，絕對濕度就小。飽和濕度。飽和濕度是表示在一定溫度下，單位容積空氣中所能容納的水汽量的最大限度。如果超過這個限度，多餘的水蒸氣就會凝結，變成水滴。此時的空氣濕度便稱為飽和濕度。空氣的飽濕度不是固定不變的，它隨著溫度的變化而變化。溫度越高，單位容積空氣中能容納的水蒸氣就越多，飽和濕度也就越大。

測量方法

伸縮法

物質在濕度發生變化時其長度會隨之變化，例如當相對濕度從 0 %變到 100 %時，通常人類毛髮的總長度會伸長 2.5%。這一變化可以通過機械裝置放大用指針指示出來，或通過機械 - 電量的轉換，輸出表征濕度水平的電信號，從而進行濕度的測量和控制，這種方法就叫伸縮法。

毛髮濕度計是伸縮法測濕的典型套用。它與當代的各種濕度計相比，具有結構簡單、使用方便、造價低廉的優點，從濕度測量的現狀與要求來看，即使在科學技術高度發達的今天，毛髮、腸衣之類濕度感測器仍將繼續為人們沿用。但也存在滯後和精度不高等固有的缺點。

乾濕球法

乾濕球濕度計由兩支規格完全相同的溫度計組成，一支稱為幹球溫度計，其溫泡暴露在空氣中，用以測量環境溫度；另一支稱為濕球溫度計，其溫泡用特製的紗布包裹起來，並設法使紗布保持濕潤，紗布中的水分不斷向周圍空氣中蒸發並帶走熱量，使濕球溫度下降。水分蒸發速率與周圍空氣含水量有關，空氣濕度越低，水分蒸發速率越快，導致濕球溫度越低。可見，空氣濕度與乾濕球溫差之間存在某種函式關係。乾濕球濕度計就是利用這一現象，通過測量幹球溫度和濕球溫度來確定空氣濕度的。

冷凝露點法

露點法是一種古老的濕度測量方法，隨著科學技術的發展，露點技術臻於完善。現代的光電露點儀採用熱電製冷，並且可以自動補償零點和連續跟蹤測量露點。高精度露點儀在一般濕度範圍的測量準確度可達±1℃ 露點溫度。

露點濕度計的原理可以通過一個簡單的實驗來說明。若將一個光潔的金屬表面放到相對濕度低於100%的空氣中並使之冷卻，當溫度降到某一數值時，靠近該表面的相對濕度達到100%，這時將有露在表面上形成。因為在這個溫度下空氣中的水汽達到了飽和，冷表面附著的水膜和空氣中的水份處於動態平衡，也就是說，在單位時間內離開和返回到表面上的水分子數相同，這就是 Regnault原理。該原理可以敘述為：當一定體積的濕空氣在恆定的總壓力下被均勻降溫，直到空氣中的水汽達到飽和狀態，該狀態叫做露點；在冷卻的過程中，氣體和水汽兩者的分壓力保持不變。如果空氣的溫度是Ta，露生成的溫度為Td，則濕空氣的相對濕度可以通過下式算出：U= 在露點溫度（Td）時的飽和水氣壓 / 在原來溫度（Ta）時的飽和水氣壓×100%式中飽和水汽壓的數值可以通過查表得到。在 0 ℃ 以下，水汽達到飽和時，水在鏡面上結冰，此時的溫度又叫做霜點。

氯化鋰露點法

露點式氯化鋰濕度計是由美國的 Forboro 公司首先研製出來的，其後我國和許多國家都做了大量的研究工作。這種濕度計和上述電阻式氯化鋰濕度計形式相似，但工作原理卻完全不同。簡而言之，它是利用氯化鋰飽和水溶液的飽和水汽壓隨溫度變化而進行工作的。

據拉烏爾定律，在溫度不變時隨著鹽溶液濃度增加，其表面上的水汽壓下降，故氯化鋰溶液的飽和水汽壓曲線位於純水飽和水汽壓曲線的下方，在同一溫度下，前者的水汽壓比後者低，大約相當於後者的10-12%，即氯化鋰飽和溶液的平衡相對濕度為10%-12%。

電解法

電解法是目前廣泛套用的微量水份測量方法之一。這種方法是1956年首先 Keidel提出來的，人們對此法之所以感興趣，其原因在於這種方法不僅能達到很低的量限，更重要的是因為它是一種絕對測量方法。這種建立在法拉第定律基礎上的電解濕度計通常又稱為庫侖濕度計。

庫侖濕度計的敏感元件是電解池，被測氣體穿過電解池時，其中的水汽全部被塗在電極上的五氧化二磷磷酸膜所吸收。

濕度計的工作特點是氣體連續通過電解池，其中的水汽被五氧化二磷全部吸收並電解。在一定的水份濃度和流速範圍內，可以認為水份吸收的速度和電解的速度是相同的，也就是說，水份被連續地吸收同時連續地被電解，於是瞬時的電解電流可以看作是氣體含水量瞬時值的體現。由於方法所要求的條件是通過電解池的氣體中的水份必須全部被吸收，不言而喻，測量值要受氣體流速的影響，因此，對於某一個電解池不但有一個額定的流速，而且在測量時還必須保持流速恆定，並對流速進行準確的測量。知道了氣體的流速和電解電流，我們便可以計算水份的濃度。

動態法

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，分流法是基於絕對濕氣和絕對乾空氣的精確混合。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。

電子式濕度感測器法

電子式濕度感測器產品及濕度測量屬於90年代興起的行業， 近年來，國內外在濕度感測器研發領域取得了長足進步。碳硫分析儀濕敏感測器正從簡單的濕敏元件向集成化、智慧型化、多參數檢測的方向迅速發展，為開發新一代濕度測控系統創造了有利條件，也將濕度測量技術提高到新的水平。