建筑環(huán)境測試技術第四章濕度測量

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1、第 四 章 濕 度 測 量 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 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 。 wnnnnn PTPTRPV 15.273169.210004611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

2、的 重 量 ， 即 水 蒸 氣 密 度 。單 位 為 g/m3。 TRVP nnn 由 氣 體 狀 態(tài) 方 程 ： 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 。%100 bnPP BAPP swsbn )(. 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(shù) 。 ),( Bvf sw 應 用 理 想 氣 體 狀 態(tài) 方 程水 蒸 氣 ：3） 含 濕 量 ： 空 氣 由 干

3、 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 wSmmd 1000 nnsnn TRmVP wwwww TRmVP 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， 所 以 ， 當 大 氣 壓 力 為 定 值 ， 含 濕 量 是 水蒸 氣 分 壓 力 的 函 數(shù) 。 bbnnwnwnww wwnn nnwS PB PPBPPPPPVP TRTRVPmmd 622622622461287100010001000 b

4、bnnwnwnww wwnn nnwS PB PPBPPPPPVP TRTRVPmmd 622622622461287100010001000 bbnnwnwnnn nnwS PB PPBPPPPPRPmmd 622622624612870010001 0 bbnnwnnnn PB PPBP 6226 2 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

5、物 陶 瓷 電 阻 式 ， 金 屬 氧 化 物膜 電 阻 式 4.2干 濕 球 溫 度 計干 濕 球 法 濕 度 測 量 %100 bnPP b swsb P BAP )(. 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%。 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 ： 濕 球 溫 度 計 安 裝 時 ， 要 求 溫 度 計 的球 部 離 開

6、 水 杯 上 沿 至 少 2 3cm， 應 使 濕 球 溫 度 計 周 圍 空 氣 流 速 保 持在 2.5m/s以 上 ， 使 A為 常 數(shù) 。 Tw Ts 2.通 風 干 濕 球 溫 度 計 （ 阿 斯 曼 ） 構 造 溫 度 計 置 于 金 屬 套 管 內(nèi) 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 Tw Ts 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

7、分 時 所 對 應 的 溫 度 。 先 測 定 露 點 溫 度 tL， 根 據(jù) 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 P n。 %100 bLPP 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(nèi) 測 量 露 點 溫 度 。根 據(jù) 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

8、準 。 2 光 電 式 露 點 濕 度 計l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(diào) 節(jié) 系 統(tǒng) ； 采 樣 氣 體 需 潔 凈 。 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 105 露 點 溫 度 測 試 準 確 度 DEW 0.3 PPM/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 0.1 MPa/cm2樣 氣 流 量 0.4 1.0Lmin顯 示 器

9、 16 x 2 液 晶 屏額 定 工 作 電 壓 220VAC 50Hz 外 形 尺 寸 （ W） 360 x（ D） 350 x （ H） 135mm重 量 8.6Kg 4.4電 子 式 濕 度 傳 感 器l原 理 ： 將 濕 信 號轉(zhuǎn) 換 成 電 信 號 ，并 遠 傳 。l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 l測 量 橋 路 ： 兩 個 橋 路 通 過 電 阻 R連 接 ， 構成 雙 電 橋 。 通 過 調(diào) 節(jié) 可 調(diào) 電 阻 R的 滑 動 觸 頭 ， 使 檢 流計 為 0， 可 得 UDE=UAB

10、。)( wCECE tfU )( SABAB tfU )( )( wCE SABCEABRUABCEDEDE tf tfRUURUIUR CE 根 據(jù) 這 一 關 系 計 算 出 RDE和 相 對 濕 度 的 關 系 ，在 可 調(diào) 電 阻 上 進 行 分 度 ， 實 現(xiàn) 相 對 濕 度 的 測 量 。 1 氯 化 鋰 電 阻 濕 度 計屬 于 吸 濕 法 測 量 ， 根 據(jù) 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l形 式 ：梳 狀 、 柱 狀 。 R感 濕 膜梳 狀 柱 狀 注 意 ：l為 了 避 免 氯 化 鋰 溶 液 發(fā) 生 電

11、解 ， 電 極 兩端 應 接 交 流 電 。l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%。l環(huán) 境 溫 度 對 輸 出 影 響 較 大 ， 因 此 要 進 行溫 度 補 償 。l最 高 使 用 溫 度 55 ， 當 大 于 55 ， 氯 化鋰 溶 液 容 易 蒸 發(fā) 。 擴 大 氯 化 鋰 濕 度 計 的 測 量 范 圍R 1R2R3R4 r r r rABRAB=f() 7595% 5575% 3555% 1535% (%) 15 35 55 7

12、5 95RAB(K) 80 70 52 32.3 12.35 02040 6080 0 20 40 60 80 100相 對 濕 度 (%RH)電 阻(K) 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(zhuǎn) 變 為 交 流 電 壓 信 號 。 此 電 壓經(jīng) 放 大 、 檢 波 整 流 變 成 與 相 對 濕 度 成 一 定 函 數(shù)關 系 的 直 流 電 壓 ， 再 經(jīng) 電 壓 -電 流 轉(zhuǎn) 換 器 轉(zhuǎn) 換成 標 準 0-10mA的 電 流 信 號 。 2.高 分 子 濕 度 傳 感 器1） 高 分 子 電 容 式 濕

13、 度 傳 感 器 dSC /根 據(jù) 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(shù) 發(fā) 生 變 化 時 將 引起 電 容 值 的 變 化 。 l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 。 2） 高 分 子 電 阻 式 濕 度 傳 感 器 使 用 高 分 子 固 體 電 解質(zhì) 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

14、 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 。 HPR-MQ-M52R（ M52R） 是 一 款 環(huán) 保型 的 高 分 子 濕 度 傳 感 器 。在 空 調(diào) 、 加 濕 器 、 除 濕機 等 民 用 家 電 產(chǎn) 品 中 得到 了 廣 泛 的 應 用 。 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 ，

15、可 使 濕 敏 層 吸 附 或 釋 放 水 分 子 ， 造 成 其 電 阻 值的 改 變 。 主 要 有MgCr2O4-TiO2陶 瓷 濕 度 傳 感器 、 NiO陶 瓷濕 度 傳 感 器 。 2） 金 屬 氧 化 物 膜 濕 度 傳 感 器l 原 理 ： 將 調(diào) 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

16、 間 的 阻 值 即 可測 量 相 對 濕 度 。 特 點 ： 傳 感 器 電 阻 的 對 數(shù)值 與 濕 度 成 線 性 關 系 ， 測濕 范 圍 、 工 作 溫 度 范 圍 寬 。 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(nèi) 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(shù) ， 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

17、 飽 和 蒸 氣 壓 降 低 ， 降 低 的 程 度 與 鹽 類的 種 類 有 關 。 根 據(jù) 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 。 溫 度 范 圍 濕 度 范 圍 精 度 響 應 時 間 (s)阿 斯 曼 550 595% 25% 很 長氯 化 鋰 電阻 式 550 1595% 25% 10， 50高 分 子 電容 式 550 1595% 25% 10金 屬 陶 瓷電 阻 式 060 590% 25% =3露 點 計 -40100 0100% 1 較 短常 見 測 濕 度 的 方 法

18、比 較 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(shù)字化產(chǎn)品，直接輸出數(shù)字信號，通過一根數(shù)據(jù)線與微處理器相連，因此可簡化硬件電路設計。 接 口 電 路 圖l電源引腳：供應電壓在2.45.5V之間。l串口時鐘輸入引腳（SCK）：同步微控制器和傳感器之間的通信。l數(shù)據(jù)引腳（DATA）：DATA三態(tài)引腳用來向設備輸入、或輸出數(shù)據(jù)。 思 考 題 ：1.試 述 干 濕 球 測 濕 系 統(tǒng) 的 組 成 及 測 試 原 理2 簡 述 空 氣 濕 度 的 三 種 表 示 方 法 ， 以 及 測量 的 四 種 方 法 （ 原 理 、 特 點 ） 。 課 后 小 結 通 過 本 章 學 習 使 同 學 們 掌 握 濕 度 測 量 方 法及 其 濕 度 測 量 原 理 及 儀 表 的 分 類 。 干 濕球 濕 度 計 、 露 點 濕 度 計 、 氯 化 鋰 電 阻 濕度 傳 感 器 ， 了 解 金 屬 氧 化 物 陶 瓷 濕 度 傳感 器 、 金 屬 氧 化 物 膜 濕 度 傳 感 器 、 飽 和鹽 溶 液 校 正 裝 置 。 熟 悉 各 類 濕 度 儀 表 的特 點 結 構 及 使 用 場 所 。