第四章 湿度测量

点漂移。

因此，无论任何一种类型的露点仪都应防止污染镜面。一般说来
，工业流程气体分析污染的影响是比较严重的。但即使是在纯气的测量 中镜面的污染亦会随时间增加而积累。
第四章 湿度测量
（二）露点仪测量条件的选择

在露点仪的设计中要着重考虑直接影响结露过程热交换的各种因素
，这个原则同样适用于自动化程度不太高的露点仪器操作条件的选择。
的水蒸气的密度，以字符ρ表示，单位为克/米3。
第四章 湿度测量
Pn Pn Pn Pn 1000 2.169 2.169 RnT 461T T 273.15 W
式中 Pn——空气中水蒸气分压力，Pa；T——空气的干球绝对温度，K；
θw——空气的干球摄氏温度，℃；
Rn＝461J/(kg.k)。
RwTw Pn 287 Pn Pn Pb 1000 622 622 622 PwVw Pw 461 Pw B Pn B Pb
所以，当大气压力为定值，含湿量是水蒸气分压力的函数。
第四章 湿度测量
二、气体湿度测量方法
常见的湿度测量方法有：动态法（双压法、双温法、分
流法），静态法（饱和盐法、硫酸法），露点法，干湿球
由两支相同的温度计组成，其中一支温度 计的温包部包有潮湿的纱布，即湿球温度
计，干湿球温度计装置在同一支架上。湿
球温度计的球部表面潮湿纱布中的水分不 断进行蒸发，而水分的蒸发强度则仅据周
围空气的气象条件而定。当空气的相对湿
度愈低，湿球温度计上的水分蒸发愈强， 湿球温度就愈低，干、湿球温差就愈大；
反之，周围空气的相对湿度愈高，干、湿
和瓶内湿度差值较大时，每次开启都需要平衡6～8小时。
③ 露点法是测量湿空气达到饱和时的温度，是热力学的直
接结果，准确度高，测量范围宽。计量用的精密露点仪准确
度可达±0.2℃甚至更高。但用现代光—电原理的冷镜式露 点仪价格昂贵，常和标准湿度发生器配套使用。
第四章 湿度测量
④ 干湿球法，18世纪发明的测湿方法。历史悠久，使用最普遍。干湿球 法是一种间接方法，它用干湿球方程换算出湿度值，而此方程是有条件的 ：即在湿球附近的风速必需达到2.5m/s以上。 普通用的干湿球温度计将此条件简化了，所以其准确度只有57%,干湿 球也不属于静态法，不要简单地认为只要提高两支温度计的测量精度就等 于提高了湿度计的测量精度。 ⑤ 吸湿法 电子式湿度传感器及湿度测量属于90年代兴起的行业, 近年
法和吸湿法。
① 双压法、双温法是基于热力学P、V、T平衡原理，平衡时间较 长，分流法是基于绝对湿气和绝对干空气的精确混合。由于采用 了现代测控手段，这些设备可以做得相当精密，主要作为标准计
量之用，其测量精度可达±2%以上，但设备复杂，昂贵，运作费
时费工。
第四章 湿度测量
② 饱和盐法，是湿度测量中最常见的方法，简单易行。但 饱和盐法对液、气两相的平衡要求很严，对环境温度的稳定 要求较高。用起来要求等很长时间去平衡。特别在室内湿度
球温度差就愈小。
第四章 湿度测量
干 球 温 度 计 湿 球 温 度 计
刻度盘
纱布
水槽
第四章 湿度测量

特点

无风速控制，无屏蔽辐射 水易污染 测量误差较大

注意：
① 湿球温度计安装时，要求温度计的球部离开水杯上
沿至少2～3cm， ② 应使湿球温度计周围空气流速保持在2.5m/s以上， 使A为常数。
根据这一关系计算出RDE和相对湿度的关系，在可调电阻上 进行分度，实现相对湿度的测量。
第四章 湿度测量
四、露点法湿度测量
露点法测量相对湿度的基本原理为：先测定露点温度θ l， 然后确定对应于θ l 的饱和蒸气压力Pl 。显然，Pl 即为被测 空气的水蒸气压力Pn 。因此，可用下式求出空气的相对湿 度。
测量时在黄铜盒中注入乙醚的溶液，然后用橡 皮鼓气球将空气打入黄铜盒中，并由另一管口排出， 使乙醚得到较快速度的蒸发，当乙醚蒸发时即吸收了 乙醚自身热量使温度降低，当空气中水蒸气开始在镀 镍黄铜盒外表面凝结时，插入盒中的温度计读数就是 空气的露点。测出露点以后，再从水蒸气表中查出露 点温度的水蒸气饱和压力 Pl和干球温度下饱和水蒸气
第四章 湿度测量
二、通风干湿球温度计（阿斯曼）

构造

温度计置于金属套管内 微型风机
Tw
Ts

特点

湿球附近风速固定在2.5m/s 金属套管屏蔽辐射 蒸馏水随时滴入
第四章 湿度测量
第四章 湿度测量
三、电动干湿球温度计
干湿球电信号传感器是一种将温度参数转换成电信号 的仪表,也叫电动干湿球温度计。它和干湿球温度计的作 用原理相同。主要差别是干球和湿球用两支微型套管式镍
Rn——水蒸气的气体常数，
第四章 湿度测量
2. 相对湿度 相对湿度就是空气中水蒸汽分压力Pn与同温度下饱和 水蒸汽分压力Pb之比值。
Pn 100% Pb
相对湿度越小，就表示是空气离饱和态越远，尚有吸收更多 水蒸气的能力，即空气越干燥，吸收水蒸气能力越强； 反之，相对湿度越大，吸收水蒸汽能力越弱，即空气越潮湿。 相对湿度反映了湿空气中水蒸汽含量接近饱和的程度，故又称饱 和度。
的压力Pb，就能算出空气的相对湿度。
第四章 湿度测量
1、光电式露点湿度计
第四章 湿度测量
光电式露点湿度计是使用光电原理直接测量气体露 点温度的一种电测法湿度计。其测量准确度高，可 靠性强，使用范围广，尤其适用于低温状态。 影响测量精度的因素：高度光洁的露点镜；高精度
的光学与热电制冷调节系统；采样气体需洁净。
第四章 湿度测量
露点测量中应该注意的问题
（一）镜面污染对露点测量的影响

在露点测量中，镜面污染是一个突出的问题，其影响主要表现在两
个方面；一是拉乌尔效应，二是改变镜面本底放射水平。拉乌尔效应是
由水溶性物质造成的。如果被测气体中携带这种物质(一般是可溶性盐
类)则镜面提前结露，使测量结果产生正偏差。若污染物是不溶于水的 微粒，如灰尘等，则会增加本底的散射水平，从而使光电露点仪发生零
热工仪表及测量技术
孟献丰主讲
第四章 湿度测量
第一节 概述
一、空气湿度的表示方法
湿度是表示空气中水蒸气含量多少的尺度。 表示空气湿度的常用方法有：绝对湿度、相对湿度和含湿 量三种。 1．绝对湿度 绝对湿度定义为在每立方米湿空气（或其他气体），在标准
状态下（0℃，760mmHg）所含水蒸气的重量，即湿空气中
法和露点室的结构而定。一般的流速范围在0.4～0.7 L/min-1之间。为了 减小传热的影响，可考虑在被测气体进入露点室之前进行预冷处理。
第四章 湿度测量

在露点测量中镜面降温速度的控制是一个重要问题，对于自动光电
露点仪是由设计决定的，而对于手控制冷量的露点仪则是操作中的问
题。因为冷源的冷却点、测温点和镜面间的热传导有一个过程并存在 一定的温度梯度。所以热惯性将影响结露(霜)的过程和速度，给测量
mSS m R Rw P 287 Pn mS PVn PVnwTw Tw Pn 287 n n d 1000 1000 d 1000 d 1000 1000 1000 n 622 62 1000 mw RnTn RnP Vw Vw Tn Pw Pw w 461 Pw mww m P461 w

露点/℃ 50 40 30 20 10 0
90%RH 80%RH 70%RH 60%RH 50%RH 40%RH 30%RH 20%RH 10%RH 10 20 30 40
-10
50 温度/℃
第四章 湿度测量
充满乙 醚溶液
主要缺点： 当冷却表面上出现露珠的瞬间，需立即 测定表面温度，但一般不易测准，而容 易造成较大的测量误差。

被测气体的温度通常都是室温。因此当气流通过露点室时必然要影
响体系的传热和传质过程。当其它条件固定时，加大流速将有利于气流和 镜面之间的传质。特别是在进行低霜点测量时，流速应适当提高，以加快 露层形成速度，但是流速不能太大，否则会造成过热问题。

所以在露点测量中选择适当的流速是必要的，流速的选择应视制冷方ห้องสมุดไป่ตู้
蒸气将结霜，又称为霜点温度。两者统称为露点。空气中水蒸气
压越小，露点越低，因而可用露点表示空气中的湿度。
第四章 湿度测量
露点温度的测定方法，先把一物体表面加以冷却，一直冷却到与该表 面相邻近的空气层中的水蒸气开始在表面上凝集成水分为止。开始凝集 水分的瞬间，其邻近空气层的温度，即为被测空气的露点温度。 保证露点法测量温度精确的关键，是如何精确地测定水蒸气开始凝结 的瞬间空气温度。 用于直接测量露点的仪表有经典的露点湿度计与光电式湿度计等。
将上式代入
Pbs w s AB 可得相对湿度计算公式为： 100% Pb Pb 根据θw、θs分别对应有确定的Pb、Pb,s值，所以根据干、湿
P n 100% P b
球温度计的读数差，即可由上式确定被测空气的相对湿度。
第四章 湿度测量
一、普通干湿球温度计
第四章 湿度测量

绝对湿度只能说明湿空气中实际所含水蒸汽的
质量，而不能说明湿空气干燥或潮湿的程度及吸 湿能力的大小。

相对湿度表征湿空气中水蒸气接近饱和含量的
程度。φ值小，说明湿空气饱和程度小，吸收水
蒸气的能力强；φ值大则说明湿空气饱和程度大
，吸收水蒸气的能力弱。
第四章 湿度测量
3. 含湿量
含湿量就是湿空气中，每千克干空气所含有的水蒸汽 的质量。
电阻（或其他电阻温度计）所代替。另外增加一个微型轴
流通风机，以便在镍电阻周围造成一恒定风速的气流，此 恒定气流速度一般为2.5m/s以上 ，提高测量精度。
第四章 湿度测量
第四章 湿度测量
通过调节可调电阻R的滑 动触头，使检流计为0， 可得UDE=UAB。
RDE
f AB (t S ) U DE U AB U AB U CE R R I CE U CE f CE (t w ) R

pl 100% pb
式中 Pl——对应被测湿度空气露点温度的饱和水蒸气压力；
Pb——饱和水蒸气压力。
第四章 湿度测量
露点温度是指被测湿空气冷却到水蒸气达到饱和状态并开始
凝结出水分的对应温度。 水的饱和蒸气压力随温度的降低而逐渐下降。在同样的空气 水蒸气压力下，温度越低，则空气的水蒸气压与同温度下水的饱 和蒸气压差值越小。当空气温度下降到某一温度时，空气中的水 蒸气压与同温度下水的饱和水蒸气压相等。此时，空气中的水蒸 气将向液相转化而凝结成露珠，相对湿度为100％RH。该温度， 称为空气的露点温度，简称露点。如果这一温度低于0℃时，水
结果带来误差。

另一个问题是降温速度太快可能造成“过冷”。我们知道，在一
定条件下，水汽达到饱和状态时，液相仍然不出现，或者水在零度以
下时仍不结冰，这种现象称为过饱和或“过冷”。对于结露 (或霜)
过程来说，这种现象往往是由于被测气体和镜面非常干净，乃至缺少 足够数量的凝结核心而引起的。
第四章 湿度测量
HNP-50型冷镜式露点仪
便携式温湿度露点测量仪
第四章 湿度测量 第三节 氯化锂电阻湿度传感器
原理：氯化锂（LiCl）是一种在大气中不分解、不挥发，也不
变质而具有稳定的离子型无机盐类。 其吸湿量与空气的相对
湿度成一定函数关系，随着空气相对湿度的增减变化，氯化
*属于吸湿法测量； 锂吸湿量也随之变化。只有当它的蒸气压等于周围空气的水
应，冷却的程度取决于周围空气的相对湿度φ、大气压力B以 及风速。 当大气压力B和风速v不变时，利用被测空气相应于湿球 温度下饱和水蒸气压力和干球温度下的水蒸气分压力之差，
与干湿球温度之差之间存在的数量关系确定空气湿度。
第四章 湿度测量
其数量关系的数学表达式为： Pb,s－Pn = A(θw－θs)B 式中，Pb,s —— 湿球温度下饱和水蒸气压力； Pn —— 空气中水蒸气分压力； θw、θs —— 分别为空气的干、湿球温度； B —— 大气压力。A —— 与风速有关的系数；
来，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。湿敏传感器正从简单
湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测方向迅速发展，为开发新一代湿
度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的水平。
第四章 湿度测量 第二节 干湿球与露点法湿度检测
干湿球湿度检测是根据干湿球温度差效应原理进行湿度测量。
干湿球温度差效应是指潮湿物体表面的水分蒸发而冷却的效