露点仪原理及其应用

日期：2024-10-02 07:01

浏览次数：2751

摘要：

摘要：芬兰维萨拉公司（ vaisala ）的露点仪由于使用 DRYCAP 湿度传感器及零点自动校准，增益回归三项**技术，使得在低湿或 / 及存在腐蚀性化学物质气体分子情况下准确测量相对湿度，从而计算出相应的露点仪成为现实，在测量高于负 60 度的露点时其精度保证在正负 2 度以内，精度稍低时，可达到 -80 度露点。
主体词： DRYCAP 湿度传感器自动校准技术增益回归技术
一引言
现今测量露点普遍采用的方法有三种：冷镜法，金属氧化物法和聚合物法。
冷镜法可以在很宽的测量范围内取得较高的精度，但由于它的光学测量原理的局限性使其极易受镜面污染物和灰尘的影响从而影响精度并且不易区分霜点及露点，为克服上述缺点，测量系统往往附加许多额外设备提供镜面清洗、防护等功能，造成整套设备比较昂贵，此种测量方法往往用于精度要求极高且具有良好的操作、维护的条件，如实验室，对于大多数在线测量则维护成本较高。
金属氧化物传感器，包括 AL2O3 传感器用于工业过程控制中的低露点测量，正确使用时可以测得很低的露点，缺点是长期稳定性差，由于测湿敏器件本身造成的漂移使得频繁的标定工作必不可少，传感器不能在线标定，大多数情况下要送到原厂标定且标定成本较高，这将会影响日后的准确测量、正常生产，增大维护、工作量，而且金属氧化物传感器在高湿或冷凝的情况下一旦受损，其功能将无法恢复。
芬兰维萨拉公司（ vaisala ）是聚合物薄膜测湿传感器的开创者，在测湿领域有 60 年的实践经验，其利用聚合物薄膜开发的专门用于测量低露点的传感器 DRYCAP 性能稳定，不受凝结水、大多数化学物质的影响，并且由于使用 DRYCAP 的露点仪采用了零点自动校准，增益回归两项**技术使得露点测量范围宽，精度高，长期稳定性好，性价比**。
二工作原理
DRYCAP 传感器由两部分组成：电容型聚合物薄膜测湿传感器及电阻型测湿传感器，测湿传感器测量被测气体中的水分子，从而测出相对湿度；测温传感器测量测湿传感器的表面湿度，仪器内置的微处理从这两个参数计算出露点。测湿、测温传感器通过金属膜背靠背紧密靠近，这样一方面使得测温传感器能够准确测得湿度传感器所处温度，另一方面通过金属膜的作用大大减小了由于外部电场作用产生的感应电容，从而提高了测量精度，在低湿情况下， DRYCAP 的反应时间为 40-240 秒，取决于湿度变化方向和大小，测量高湿时反应时间较短。 DRYCAP 的耐温范围为 -40-+180 度，承压范围为 0-20bar. 其本身耐腐蚀性也极为突出，对于碱性和弱酸性气体有较好的适应，通常在低湿的情况下，相对薄膜湿敏传感器要得到 +2 度的露点精度所能测得的*低露点为 -9 度，应用 Vaisal 的 DRYCAP 传感器及自动校准**技术，在保证 +2 度露点温度精度的同时可测得的*低露点为 -60 度，在精度稍低的情况下可达到 -80 度的露点，这是因为自校准技术使得准确的相对湿度测量成为可能。
在自校准过程中，测温电阻将 DRYCAP 探头加温到高于环境温度 10 度后自然冷却，在冷却过程中仪器测量 DRYCAP 实时温度和相对湿度。从公式 RH=RH0+PW/PWS 中（其中 RH 为仪器测量值。 RH0 为直线在 Y 轴上截距。 PW 为此刻待测气体中水气分压，假设是一定值。 PWS 为饱和水气压值。 1/PWS 为、温度的函数）可见由几组不同温度时的 RH 、 1/PWS 值可推出一拟合直线，并推出该拟合直线在 Y 轴上的截距 RH ？即温度无穷高时，传感器所测相对温度偏移开零点的值。

在确定 RH0 后即可进行准确的 RH 计算，从而准确计算出露点，当相对湿度低于 10% 时，系统自动执行自校准功能，此时上次的输出参数被锁定，校准后系统即可输出测量值。自校准功能也可以以时间间隔方式启动（通常为 6 小时）。如果在校准过程中温度或露点测量值不稳定，即环境影响降温过程或假设的 PW 为一常数条件不满足，自校准功能将会在设定的时间间隔后又一次执行，依次类推，直至温度和露点温度稳定后才输出真实露点。通过优良的 DRYCAP 硬件设计及自动校准软件使得准确测量低湿露点得以实现。
由于某些化学物质气体分子长期聚集在湿敏器件内部会影响测量精度。为保证准确测量， Vaisala 公司开发出增益回归软件，其工作过程为在零点自动校准软件执行前执行增益回归功能，将 DRYCAP 传感器升温到 160 度使其内部聚集的化学物质气体分子蒸发，从而保证了准确测量。同时这一方法排除了油污聚集影响反应时间的困扰。
DRYCAP 湿敏器件不怕冷凝水，发生冷凝后自然风干则不影响正常使用，但风干时需将仪器取出，这会影响其他工作的正常进行，为了防止此类情况的频繁发生，在 DMT242 露点仪中还附有一保护功能，即当时湿度意外升高到 80%RH 上时，测温传感器马上对湿敏器件加热以减小局部相对湿度从而避免饱和水汽形成。通过使用这一客户友好功能使得停工率大幅降低，从而提高了生产效率。
维萨拉（ Vaisala ）露点仪出厂设置为 -80+20 度露点对应 4~20MA ，但客户通过软件修改可使任意量程范围内参数，如： -60~~+5 度露点或 -75~~+15 度等对应 4-20MA 输出，从而大大方便了后级级联控制。
所有露点仪使用一段时间后都会发生漂移，大多数露点仪客户是不能自己作校正的，只能频繁地送到厂家花费一定的财力及时间作校正，为了方便客户使用，所有维萨拉（ Vaisala ）露点仪都能使客户在自己能找到标准湿度的情况下，通过 Macrisoft Windows 中的公用软件自己作校正，大大节省了费用和时间，保证了正常测量。
通过多项**技术的使用，确保了维萨拉公司（ Vaisala ）露点仪在各行业的长期稳定**使用。
三露点仪应用领域
1. 电力系统 SF6 露点检测
2. 空气净化及洁净室
3. 压缩空气干燥
4. 汽轮机防冰
5. 干燥工业
6. 食品加工
7. 塑料基片干燥
8. 动力气质量控制
9. 氨气生产及纯度维护
10. 需要极干燥的环境（如手套箱，电子工业等）