建筑環(huán)境經(jīng)測試技術(shù)第四章濕度測量

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1、第 四 章 濕 度 測 量 主 要 授 課 內(nèi) 容o 濕 度 的 表 示 方 法 o 濕 度 的 測 量 方 法u 干 濕 球 法簡 單 干 濕 球 濕 度 計(jì) ， 通 風(fēng) 干 濕 球 濕 度 計(jì) （ 阿 斯 曼 ）u 露 點(diǎn) 法 光 電 式 露 點(diǎn) 濕 度 計(jì)u 吸 濕 法n 氯 化 鋰 電 阻 式n 高 分 子 電 阻 式 ， 高 分 子 電 容 式n 金 屬 氧 化 物 陶 瓷 電 阻 式 ， 金 屬 氧 化 物 膜 電 阻 式 第 一 節(jié) 濕 度 測 量 概 述一 濕 度 的 表 示 方 法絕 對 濕 度 、 相 對 濕 度 、 含 濕 量 。 wnnnnn PTPTRPV 15.27

2、3169.210004611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(biāo) 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。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(yīng) 于 濕 球 溫 度 的 飽 和 水

3、 蒸 氣 壓 力 ；Pb干 球 溫 度 對 應(yīng) 的 飽 和 水 蒸 氣 壓 力 ；B大 氣 壓 力 ；A與 風(fēng) 速 有 關(guān) 的 系 數(shù) 。 ),( Bvf sw 應(yīng) 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(hào) 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，

4、 o 所 以 ， 當(dāng) 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 bbnnwnwnww wwnn nnwS PB PPBPPPPPVP TRTRVPmmd 622622622461287100010001000 bbnnwnwnnn nnwS PB PPBPPPPPRPmmd 622622624612870010001 0 bbnnwnnnn PB PPBP 6226 23 含 濕 量 ： 二 氣 體 濕 度

5、 測 量 方 法o 干 濕 球 法n 簡 單 干 濕 球 濕 度 計(jì) ， 通 風(fēng) 干 濕 球 濕 度 計(jì) （ 阿 斯曼 ）o 露 點(diǎn) 法n 光 電 式 露 點(diǎn) 濕 度 計(jì)o 吸 濕 法n 氯 化 鋰 電 阻 式 ，n 高 分 子 電 阻 式 ， 高 分 子 電 容 式n 金 屬 氧 化 物 陶 瓷 電 阻 式 ， 金 屬 氧 化 物 膜 電 阻 式 第 二 節(jié) 干 濕 球 與 露 點(diǎn) 法 濕 度 檢 測一 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(jì) 算 相 對 濕 度 。適 用 范 圍 ： 大 于 0

6、 ， 測 量 誤 差 1 2%。 1 普 通 干 濕 球 溫 度 計(jì)o 構(gòu) 造 同 精 度 溫 度 計(jì) 兩 支 、 脫 脂 紗 布 、蒸 餾 水o 特 點(diǎn) n 無 風(fēng) 速 控 制 ， 無 屏 蔽 輻 射n 水 易 污 染n 測 量 誤 差 較 大o 注 意 ： 濕 球 溫 度 計(jì) 安 裝 時(shí) ， 要 求 溫 度 計(jì) 的 球部 離 開 水 杯 上 沿 至 少 2 3cm， 應(yīng) 使 濕 球 溫 度 計(jì) 周 圍 空 氣 流 速 保 持 在2.5m/s以 上 ， 使 A為 常 數(shù) 。 Tw Ts 通 風(fēng) 干 濕 球 溫 度 計(jì) （ 阿 斯 曼 ）o 構(gòu) 造 n 溫 度 計(jì) 置 于 金 屬 套 管 內(nèi)n

7、 微 型 風(fēng) 機(jī) ，o 特 點(diǎn) n 濕 球 附 近 風(fēng) 速 固 定 在2.5m/sn 金 屬 套 管 屏 蔽 輻 射n 蒸 餾 水 隨 時(shí) 滴 入 Tw Ts 2 電 動(dòng) 干 濕 球 溫 度 計(jì)o 將 濕 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換 成 電信 號(hào) ， 有 利 于 遠(yuǎn) 傳 。o 構(gòu) 造 ： 軸 流 風(fēng) 機(jī) 、鎳 電 阻 、 濕 球 紗 布 、盛 水 杯 、 測 量 橋 路 。 o 測 量 橋 路 ：兩 個(gè) 橋 路 通過 電 阻 R連接 ， 構(gòu) 成 雙電 橋 。 2 電 動(dòng) 干 濕 球 溫 度 計(jì) 通 過 調(diào) 節(jié) 可 調(diào) 電 阻 R的 滑 動(dòng) 觸 頭 ， 使 檢 流 計(jì) 為 0，可 得 UDE=UAB。)(

8、wCECE tfU )( SABAB tfU )( )( wCE SABCEABRUABCEDEDE tf tfRUURUIUR CE 根 據(jù) 這 一 關(guān) 系 計(jì) 算 出 RDE和 相 對 濕 度 的 關(guān) 系 ， 在 可 調(diào) 電 阻 上進(jìn) 行 分 度 ， 實(shí) 現(xiàn) 相 對 濕 度 的 測 量 。 二 露 點(diǎn) 法 濕 度 測 量o 露 點(diǎn) 溫 度 ： 將 被 測 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 。 先 測 定 露 點(diǎn) 溫 度 tL， 根 據(jù) tL確 定 該 溫 度 下飽 和 水 蒸 氣 壓 力 PL

9、。 PL即 為 被 測 空 氣 的 水蒸 氣 分 壓 力 Pn。 %100 bLPP 1露點(diǎn)濕度計(jì)o 采 用 兩 只 玻 璃 棒 溫 度 計(jì) ，一 只 測 量 干 球 溫 度 ， 另一 只 放 入 黃 銅 盒 內(nèi) 測 量露 點(diǎn) 溫 度 。 根 據(jù) 測 得 的露 點(diǎn) 溫 度 和 干 球 溫 度 通過 查 表 得 到 對 應(yīng) 的 露 點(diǎn)溫 度 下 的 飽 和 蒸 氣 壓 力和 干 球 溫 度 下 的 飽 和 蒸氣 壓 力 。o 缺 點(diǎn) ： 露 點(diǎn) 溫 度 不 易 測準(zhǔn) 。 2 光 電 式 露 點(diǎn) 濕 度 計(jì)v 影 響 測 量 精 度 的 因 素 ： 高 度 光 潔 的 露 點(diǎn) 鏡 ； 高 精 度的

10、 光 學(xué) 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(diǎn) 儀技 術(shù) 指 標(biāo)露 點(diǎn) 溫 度 測 量 范 圍 ： - 65 20 最 大 致 冷 溫 差 ： 105 露 點(diǎn) 溫 度 測 試 準(zhǔn) 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 ： 16 x 2 液 晶 屏 額 定 工 作 電 壓 ： 220VAC 50Hz 外 形 尺 寸 （ W） 360

11、 x（ D） 350 x（ H） 135mm重 量 ： 8.6Kg 第 三 節(jié) 氯 化 鋰 電 阻 濕 度 計(jì)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 。一 傳 感 器形 式 ：梳 狀 、 柱 狀 。 R感 濕 膜梳 狀 柱 狀 注 意 ：v 為 了 避 免 氯 化 鋰 溶 液 發(fā) 生 電 解 ， 電 極 兩 端 應(yīng) 接 交流 電 。v 量 程 窄 ， 一 般 為 15% 20%， 例 如 ， 0.05%的 濃 度 對 應(yīng) 感 濕 范 圍 為 80%-100%， 0.2%的 濃 度 對 應(yīng) 的 感 濕 范 圍 為 6

12、0%-80%。v 環(huán) 境 溫 度 對 輸 出 影 響 較 大 ， 因 此 要 進(jìn) 行 溫 度 補(bǔ) 償 。v 最 高 使 用 溫 度 55 ， 當(dāng) 大 于 55 ， 氯 化 鋰 溶 液 容易 蒸 發(fā) 。 擴(kuò) 大 氯 化 鋰 濕 度 計(jì) 的 測 量 范 圍R 1R2R3R4 r r r rABRAB=f() 7595% 5575% 3555% 1535% (%) 15 35 55 75 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) 擴(kuò) 大 氯 化 鋰 濕 度 計(jì) 的 測 量 范 圍 二 變

13、送 器o 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(hào) 轉(zhuǎn) 變 為 交 流 電 壓 信 號(hào) 。 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(guān) 系 的 直 流 電壓 ， 再 經(jīng) 電 壓 -電 流 轉(zhuǎn) 換 器 轉(zhuǎn) 換 成 標(biāo) 準(zhǔn) 0-10mA的 電 流信 號(hào) 。 第 四 節(jié) 高 分 子 濕 度 傳 感 器一 高 分 子 電 容 式 濕 度 傳 感 器 dSC /根 據(jù) 電 容 公 式 可 知 ， 在電 容 兩 個(gè) 極 板 的 面 積 和間 距 不 變 的 情 況 下 ， 當(dāng)介 電 常 數(shù) 發(fā)

14、 生 變 化 時(shí) 將引 起 電 容 值 的 變 化 。 特 點(diǎn) ： 迅 速 吸 濕 、 脫 濕 ， 滯 后 小 ， 響 應(yīng) 快 ，不 受 氣 流 速 度 影 響 ， 測 量 范 圍 寬 ， 抗 污 染 能力 強(qiáng) ， 穩(wěn) 定 性 好 。一 高 分 子 電 容 式 濕 度 傳 感 器 一 高 分 子 電 容 式 濕 度 傳 感 器 二 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(dāng) 相對 濕 度 大 時(shí) ， 膜 中 的 可移 動(dòng) 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)

15、動(dòng) 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 。 二 高 分 子 電 阻 式 濕 度 傳 感 器 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(jī) 等 民 用 家 電 產(chǎn) 品 中 得到 了 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 第 五 節(jié) 金 屬 氧 化 物 濕 度 傳 感 器一 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 微孔 ， 可 使 濕

16、 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 。 二 金 屬 氧 化 物 膜 濕 度 傳 感 器v 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(jié) 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

17、 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 。 第 七 節(jié) 飽 和 鹽 溶 液 濕 度 校 正 裝 置關(guān) 鍵 ： 實(shí) 現(xiàn) 不 同 范 圍 內(nèi) 維 持 恒 定 的 相 對 濕 度 空 間 ， 可 作 基 準(zhǔn) 的 高 精 度 標(biāo) 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(dāng) 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

18、 ， 降 低 的 程 度 與 鹽 類的 種 類 有 關(guān) 。 根 據(jù) 不 同 的 鹽 類 對 應(yīng) 的 飽 和 蒸 氣 壓 不 同 ， 即 對應(yīng) 的 相 對 濕 度 不 同 實(shí) 現(xiàn) 濕 度 傳 感 器 的 標(biāo) 定 。 第 七 節(jié) 飽 和 鹽 溶 液 濕 度 校 正 裝 置 溫 度 范 圍 濕 度 范 圍 精 度 響 應(yīng) 時(shí) 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(diǎn) 計(jì) -40100 0100% 1 較 短常 見 測 濕 度 的 方 法 比 較 SHT71溫度、濕度復(fù)合傳感器 選用SENSIRION公司的SHT71溫度、濕度復(fù)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(hào)，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(shè)計(jì)。 接 口 電路 圖電源引腳：供應(yīng)電壓在2.45.5V之間。串口時(shí)鐘輸入引腳（SCK）：同步微控制器和傳感器之間的通信。數(shù)據(jù)引腳（DATA）：DATA三態(tài)引腳用來向設(shè)備輸入、或輸出數(shù)據(jù)。SHT71溫度、濕度復(fù)合傳感器