這(zhè)可(kě)以說,濕度在扮演每一個(gè)工業生産過程中舉足輕重的(de)一部分(fēn)。張女(nǚ)士說,自己的(de)大(dà)氣中含有水(shuǐ)蒸汽見證了(le)這(zhè)一事實,即使它隻是最終産品很可(kě)能會被儲存,并最終在我們的(de)環境中使用(yòng),因此,産品的(de)不同濕度條件下(xià)潛在的(de)性能必須是已知的(de)。向其中濕度起著(zhe)任何給定的(de)生産過程的(de)一部分(fēn)的(de)程度可(kě)能有所不同,但在許多(duō)情況下(xià),它是必不可(kě)少的(de),最起碼,它被監控,并且在大(dà)多(duō)數情況下(xià),進行控制。它也(yě)可(kě)以說,濕度是更困難的(de)屬性來(lái)定義和(hé)測量比相關聯的(de)參數,如溫度和(hé)壓力。事實上,這(zhè)是一個(gè)真正的(de)分(fēn)析測量,其中所述傳感器必須與過程環境,而相比之下(xià),壓力和(hé)溫度傳感器,它們總是從處理(lǐ)分(fēn)别由絕緣的(de)溫度計插孔和(hé)一個(gè)隔膜。這(zhè)當然是有污染和(hé)傳感器的(de)劣化(huà)程度不同的(de)環境而定的(de)性質的(de)影(yǐng)響。
本文綜述了(le)各種濕度傳感器技術和(hé)測量方面的(de)典型應用(yòng)範圍,以它們最适合。污染的(de)影(yǐng)響,考慮到測量的(de)分(fēn)析性質高(gāo)度顯著,簡要評估。總之,它是建議(yì),如果初始成本是不是首要的(de)考慮因素,冷(lěng)鏡,光(guāng)學露點濕度計提供濕度測量與最廣泛的(de)範圍内的(de)最精确的(de),可(kě)重複和(hé)可(kě)靠的(de)方法。
表1顯示了(le)一個(gè)A到Z的(de)行業,在濕度測量扮演一個(gè)角色。雖然該列表并不詳盡,它确實有助于說明(míng)極其廣泛的(de)應用(yòng)與濕度的(de)儀器的(de)供應商可(kě)能面臨。事實上,這(zhè)些應用(yòng)程序包括六個(gè)數量級時(shí),在百萬分(fēn)之一(PPM)爲單位體積的(de)水(shuǐ)蒸汽,相當于-85至+100癈露點的(de)整體範圍内考慮。這(zhè)當然是不太可(kě)能,一個(gè)測量技術可(kě)以覆蓋整個(gè)範圍内,但如果初始成本不是主要考慮因素,冷(lěng)鏡,光(guāng)學露點濕度計大(dà)概可(kě)以說是最接近實現這(zhè)一點。
在實踐中,各種商業和(hé)技術标準,将決定該測量技術是用(yòng)于任何特定的(de)應用(yòng)。表2 示出所引用(yòng)的(de)行業中使用(yòng)的(de)最常見的(de)濕度測量參數,這(zhè)取決于應用(yòng)程序,并且表3示出了(le)若幹傳感器技術是如何與特定行業相關的(de)所決定的(de)商業壓力和(hé)測量的(de)技術要求。這(zhè)些方面本身總是由測量的(de)關鍵性影(yǐng)響。
需要注意的(de)兩個(gè)要點是不同的(de)單位用(yòng)于測量範圍的(de)不同部分(fēn),而測量單位的(de)行業用(yòng)途是非常往往是一個(gè)很好的(de)指标,以傳感器技術就應該采用(yòng)的(de)類型。濕度測量确定水(shuǐ)蒸汽存在于氣體中的(de)量。此氣體可(kě)以是一種混合物(wù),如空氣,或它可(kě)以是一個(gè)純氣體,如氮氣或氩氣。雖然有許多(duō)測量技術中,最常用(yòng)的(de)參數是相對(duì)濕度(RH),露點/霜點(D / F PT)和(hé)百萬分(fēn)之一(PPM)。
一種濕度測量是水(shuǐ)蒸汽存在于氣體中的(de)氣體在給定溫度下(xià)的(de)飽和(hé)蒸氣壓的(de)分(fēn)壓的(de)比值。因此,相對(duì)濕度是溫度的(de)函數。測量是用(yòng)百分(fēn)比表示。
人(rén)的(de)身體是敏感的(de),并且可(kě)以體驗不同的(de)相對(duì)濕度的(de)幹燥和(hé)悶熱(rè)的(de)夏季的(de)一天之間的(de)對(duì)比方面。
露點是在該水(shuǐ)蒸汽的(de)氣體中冷(lěng)凝成液體水(shuǐ)的(de)溫度。霜點的(de)溫度(低于0度),在該蒸汽中結晶,以冰。D / F PT爲氣體的(de)壓力的(de)函數,但與溫度無關,因此被定義爲根本。
我們都可(kě)以看到在我們的(de)浴室露點現象。在寒冷(lěng)的(de)日子中,當反射鏡或抛光(guāng)的(de)金屬表面,例如一個(gè)抽頭的(de)表面的(de)溫度,低于該氣氛的(de)露點時(shí),露或縮合層将形成在其表面上。
一些傳感器類型及其應用(yòng)的(de)思考:
如先前所述,廣泛用(yòng)在表1中所描述的(de)各種工業所需的(de)濕度測量排除了(le)任何一個(gè)傳感器技術從适合于所有應用(yòng)。鑒于此,并在此論文的(de)主題的(de)限制,接下(xià)來(lái)是一些通(tōng)常用(yòng)在所引用(yòng)的(de)行業的(de)傳感器技術的(de)概要。
相對(duì)濕度測量技術:
相對(duì)濕度測量可(kě)以通(tōng)過濕度測定,位移,電阻,電容和(hé)液體吸附傳感器制成。其中的(de)一些技術說明(míng)如下(xià)。
濕度測定一直是流行的(de)用(yòng)于監測濕度的(de)方法,主要是由于它的(de)簡單性和(hé)固有的(de)成本低。一個(gè)典型的(de)工業幹濕計由一對(duì)匹配的(de)電子體溫計,其中一個(gè)是在一個(gè)的(de) 潤濕條件。在操作中,水(shuǐ)的(de) 蒸發來(lái)冷(lěng)卻 介質接觸溫度計,緻使它和(hé)周圍,或幹球測量值之間的(de)可(kě)測量的(de)差異。當濕球溫度達到其最高(gāo)溫度低氣壓,濕度是通(tōng)過比較濕球/幹球溫度的(de)濕度圖來(lái)确定。
而幹濕提供高(gāo)精确度在接近飽和(hé)(100%RH)的(de)環境和(hé)使用(yòng)簡單和(hé)修複,其在較低的(de)相對(duì)濕度準确度(低于20%)的(de)差的(de)和(hé)維護的(de)要求是強烈的(de)。它不能被用(yòng)于在溫度低于0癈,并且由于幹濕計本身的(de)水(shuǐ)分(fēn)的(de)來(lái)源,它不能在用(yòng)于小,封閉卷。
幹濕球溫度計通(tōng)常用(yòng)來(lái)控制氣候/環境試驗箱。
位移傳感器:
也(yě)許是最古老式濕度傳感器仍然在普遍使用(yòng)的(de)是位移傳感器。這(zhè)些設備使用(yòng)的(de)應變儀或其他(tā)機制來(lái)測量擴展成比例地變化(huà),相對(duì)濕度的(de)材料或收縮。在使用(yòng)中最常見的(de)材料是毛,尼龍和(hé)纖維素。這(zhè)種類型的(de)傳感器的(de)優點是,它是制造成本低和(hé)污染高(gāo)度免疫。缺點是傾向于随時(shí)間漂移和(hé)滞後效應是顯著。
散裝高(gāo)分(fēn)子電阻式傳感器:
這(zhè)些電子傳感器提供相對(duì)濕度的(de)直接,輔助測量。它們是由在其上的(de)叉指電極的(de)網格被沉積在絕緣陶瓷基片。這(zhè)些電極塗有濕敏鹽包埋在聚合物(wù)樹脂。然後将樹脂覆蓋有保護性塗層,是可(kě)滲透水(shuǐ)蒸汽。水(shuǐ)滲透到塗層中,所述聚合物(wù)是離子化(huà)和(hé)離子成爲樹脂内移動。當電極被激發用(yòng)的(de)交流電流時(shí),傳感器的(de)阻抗測量,并用(yòng)于計算(suàn)的(de)百分(fēn)比相對(duì)濕度(%RH)。
由于它們的(de)結構,本體聚合物(wù)電阻傳感器相對(duì)不受表面污染。雖然表面積聚不影(yǐng)響傳感器的(de)精确度,但它确實對(duì)響應時(shí)間産生不利影(yǐng)響。由于在小于20%相對(duì)濕度值高(gāo)的(de)電阻值,這(zhè)種傳感器通(tōng)常更适合于較高(gāo)的(de)相對(duì)濕度範圍。
電容式傳感器(有機聚合物(wù)電容)通(tōng)常設計有平行闆與多(duō)孔電極或帶叉指手指的(de)襯底上。該介電材料吸收或解吸水(shuǐ)蒸氣從環境的(de)變化(huà)濕度。在介電常數得(de)到的(de)變化(huà)引起的(de)電容變化(huà),這(zhè)反過來(lái),提供了(le)不同相對(duì)濕度的(de)阻抗。約30%的(de)介電常數的(de)變化(huà)對(duì)應于相對(duì)濕度0-100%的(de)變化(huà)。
傳感器材料是由非常薄,以實現與濕度大(dà)的(de)信号變化(huà)。這(zhè)允許水(shuǐ)進入和(hé)離開容易,同時(shí)允許進行快(kuài)速幹燥和(hé)傳感器的(de)校準容易。
測量是從一個(gè)大(dà)的(de)基地電容制成,因此在0%電容讀數是在一個(gè)有限的(de)和(hé)可(kě)衡量的(de)相對(duì)濕度電容式液位進行。
此傳感器類型是非常适合在高(gāo)溫環境下(xià)使用(yòng),因爲溫度系數低并且聚合物(wù)電介質可(kě)以承受高(gāo)溫。電容式傳感器,也(yě)适用(yòng)于要求靈敏度的(de)高(gāo)度低的(de)濕度水(shuǐ)平,在那裏它們将提供一個(gè)相對(duì)快(kuài)速響應的(de)應用(yòng)。在相對(duì)濕度值在85%以上然而,該傳感器具有一種傾向,飽和(hé),并成爲非線性的(de)。
典型的(de)應用(yòng)爲聚合物(wù)的(de)電阻和(hé)聚合物(wù)電容式傳感器是:
1.暖通(tōng)空調節能管理(lǐ)。
2.電腦(nǎo)室/潔淨室控制。
3.手持設備。
4.環境和(hé)氣象監測。
從露點計算(suàn)相對(duì)濕度和(hé)溫度:
例如,光(guāng)學露點變送器具有溫度測量設備可(kě)被用(yòng)來(lái)提供一個(gè)高(gāo)準确度相對(duì)濕度值。這(zhè)将是從一個(gè)主要的(de)測量相對(duì)昂貴的(de)“次要”輸出。設備通(tōng)常用(yòng)于露點/霜點(D / F PT)測量。
飽和(hé)鹽氯化(huà)锂傳感器,氧化(huà)鋁傳感器和(hé)光(guāng)學冷(lěng)鏡傳感器都用(yòng)來(lái)直接測量D / F PT。這(zhè)些傳感器提供了(le)廣泛的(de)測量範圍露點或霜點方面。
飽和(hé)鹽氯化(huà)锂傳感器:
飽和(hé)鹽氯化(huà)锂傳感器一直是最廣泛使用(yòng)的(de)露點傳感器中的(de)一個(gè)。它的(de)普及源于其簡單,成本低,耐用(yòng)性,并且它提供了(le)一個(gè)基本的(de)測量的(de)事實。
該傳感器由覆蓋有吸收的(de)面料和(hé)雙線繞組惰性電極的(de)筒子。筒管上塗有氯化(huà)锂的(de)稀溶液。交變電流通(tōng)過繞組和(hé)鹽溶液,産生電阻加熱(rè)。作爲筒管加熱(rè),水(shuǐ)從鹽蒸發在其通(tōng)過的(de)水(shuǐ)的(de)蒸氣壓在周圍的(de)空氣控制的(de)速率。作爲筒管開始變幹,對(duì)鹽溶液的(de)電阻增加引起較少流過電流的(de)線圈,并使線圈架來(lái)冷(lěng)卻。筒管的(de)這(zhè)種加熱(rè)和(hé)冷(lěng)卻達到平衡點,它既不需要也(yě)不上放出的(de)水(shuǐ)。這(zhè)個(gè)平衡溫度成正比的(de)水(shuǐ)蒸汽壓力或周圍空氣的(de)露點。這(zhè)個(gè)值是用(yòng)鉑電阻溫度計(PRT)和(hé)輸出直接作爲D / F PT測定。
如果飽和(hé)食鹽傳感器被污染,它可(kě)以很容易地進行清洗和(hé)充電用(yòng)氯化(huà)锂。該技術的(de)限制是一個(gè)相對(duì)慢(màn)的(de)響應時(shí)間和(hé)它是通(tōng)過氯化(huà)锂的(de)性質所施加的(de)測量範圍的(de)下(xià)限值。傳感器不能用(yòng)于測量露點時(shí)的(de)水(shuǐ)蒸汽壓力低于飽和(hé)蒸氣壓力氯化(huà)锂,其中發生在大(dà)約11%RH。
飽和(hé)食鹽傳感器是當一個(gè)成本低,堅固耐用(yòng),反應速度慢(màn)和(hé)适度精确的(de)傳感器,需要一個(gè)有吸引力的(de)命題。它們通(tōng)常用(yòng)于以下(xià)應用(yòng):
1.制冷(lěng)控制
2.幹衣機
3.除濕機
4.空氣在線監測
5.丸包衣機
對(duì)于要求更高(gāo)的(de)精确度和(hé)/或更廣泛的(de)測量應用(yòng)中,縮合型,電解,或氧化(huà)物(wù)傳感器應予以考慮。
氧化(huà)鋁露點傳感器:
氧化(huà)鋁露點儀及其衍生物(wù),如陶瓷或矽爲基礎的(de)傳感器,是指推斷D / F的(de)PT值由在該電容測量會受到在其所處的(de)環境濕度的(de)方式輔助測量設備。它們可(kě)在多(duō)種類型,從低成本,單點系統,包括便攜式電池供電模式,多(duō)點,基于微處理(lǐ)器的(de)系統來(lái)計算(suàn)和(hé)顯示濕度信息在不同參數的(de)能力。
一個(gè)典型的(de)氧化(huà)鋁傳感器是一個(gè)電容器,通(tōng)過在導電襯底上澱積層的(de)多(duō)孔三氧化(huà)二鋁,然後在氧化(huà)帶的(de)金薄膜塗層而形成。在導電基體和(hé)金層形成電容器的(de)電極。水(shuǐ)蒸氣滲透的(de)金層和(hé)由多(duō)孔氧化(huà)物(wù)吸收。吸收的(de)水(shuǐ)分(fēn)子的(de)數目決定了(le)電容器,後者又正比于水(shuǐ)的(de)蒸氣壓的(de)電阻抗。
氧傳感器體積小,借給自己在原地使用(yòng)。它們适用(yòng)于低霜點測量(-100℃),并可(kě)以工作在比較寬的(de)範圍涵蓋高(gāo)壓應用(yòng)。它們也(yě)可(kě)以被用(yòng)于測量濕氣在液體中,而且,由于耗電低,适合于本質安全和(hé)防爆裝置。
氧化(huà)鋁傳感器常用(yòng)于石化(huà),電力等行業中的(de)低露點是“一緻”與經濟的(de)多(duō)個(gè)傳感器的(de)安排進行監測。
與這(zhè)些傳感器相關的(de)主要缺點是,它們是次要的(de)測量設備,并且必須頻(pín)繁地重新校準,以适應老化(huà)效應,滞後和(hé)污染。
冷(lěng)鏡(光(guāng)學冷(lěng)凝)溫濕度計:
冷(lěng)鏡濕度計被廣泛認爲是露點測量最精确的(de)方法。這(zhè)是一個(gè)主要的(de)測量,測量正如它的(de)名字所暗示的(de),環境氣體的(de)實際冷(lěng)凝點,并且可(kě)以容易地溯源到國際校準标準,如英國UKAS和(hé)NIST。該傳感器包含一個(gè)小的(de)金屬鏡,在其表面被冷(lěng)卻,直到水(shuǐ)冷(lěng)凝出來(lái)的(de)樣品氣體到鏡面。
反射鏡是由一個(gè)光(guāng)源照(zhào)射并反射由光(guāng)電晶體管進行檢測。在縮合的(de)發生時(shí),反射光(guāng)被散射,因此,降低了(le)在檢測器。一種控制系統,保持鏡的(de)溫度保持在其中凝結的(de)薄膜保持的(de)點。埋設在鏡甲PRT測量其溫度,因此,在D / F PT溫度。
爲+ /精度 - 0.2度可(kě)能與冷(lěng)鏡濕度測量。珀爾帖冷(lěng)卻補充在某些情況下(xià)與任何額外的(de)空氣或水(shuǐ)冷(lěng)卻的(de)多(duō)級可(kě)提供-85的(de)整體測量範圍幾乎100癈露點。響應時(shí)間快(kuài),操作相對(duì)漂移自由。惰性建築和(hé)最小的(de)維護要求(這(zhè)兩個(gè)功能有内在的(de)聯系)也(yě)認爲,冷(lěng)鏡濕度計是一個(gè)很好的(de)選擇傳感器爲要求苛刻的(de)應用(yòng)中,成本是合理(lǐ)的(de)。
這(zhè)是千真萬确的(de)事,你會發現一個(gè)光(guāng)學露點濕度計最多(duō)校準鏈的(de)末端和(hé)更穩健的(de)設計也(yě)同樣非常适用(yòng)于控制關鍵工業過程,因爲它們提供了(le)校準實驗室的(de)參考标準。有些系統具有解決污染的(de)一個(gè)相當複雜(zá)的(de)方法,但這(zhè)個(gè)問題也(yě)會在本文的(de)另一部分(fēn)更深入的(de)處理(lǐ)。
典型應用(yòng)光(guāng)學冷(lěng)凝濕度計:
1.醫用(yòng)空氣線
2.液體冷(lěng)卻電子
3.冷(lěng)卻電腦(nǎo)
4.熱(rè)處理(lǐ)爐
5.冶煉爐
6.潔淨室控制
7.幹衣機
8.濕度校準标準
9.發動機測試台架
電解,壓電諧振器和(hé)多(duō)階段冷(lěng)鏡傳感器用(yòng)于測量水(shuǐ)蒸汽在低PPM區(qū)域。當在此範圍内進行測量,并用(yòng)樣品的(de)系統,而不是在原位測量技術(有時(shí)工藝條件(高(gāo)溫,高(gāo)壓,腐蝕性氣體)和(hé)/或傳感器技術所使用(yòng)的(de)類型将排除的(de)原位測量)它至關重要的(de)是要确保所有零件是氣密的(de),非吸濕性的(de)材料(如不鏽鋼)的(de)使用(yòng),并且,開始測定時(shí),有足夠的(de)時(shí)間允許對(duì)系統進行幹燥向下(xià)和(hé)平衡。
電解濕度計:
電解濕度計通(tōng)常用(yòng)于幹燥氣體的(de)測量,因爲它提供可(kě)靠的(de)性能長(cháng)時(shí)間在低ppm範圍内。通(tōng)常,電解傳感器需要被測量的(de)氣體必須清潔,不應該用(yòng)磷酸溶液反應,盡管最近的(de)發展在傳感器單元技術和(hé)樣品調節系統允許更惡劣的(de)應用(yòng)中,例如在濕氣氯加以處理(lǐ)。
電解傳感器利用(yòng)塗有五氧化(huà)二磷的(de)薄膜(P 2 O 5),其根據測量吸收水(shuǐ)從氣體中的(de)細胞。當電流被施加到電極上時(shí),水(shuǐ)蒸汽的(de)P 2 O 5吸收的(de)離解成氫分(fēn)子和(hé)氧分(fēn)子。以解離的(de)水(shuǐ)所需的(de)電流的(de)量成比例的(de)水(shuǐ)分(fēn)子存在于樣品中的(de)數量。這(zhè)個(gè)數目,随著(zhe)流速和(hé)溫度是由體積的(de)水(shuǐ)蒸汽(PPMV)的(de)濃度,以确定每百萬的(de)部分(fēn)。
電解傳感器是用(yòng)在非常幹燥的(de)應用(yòng)最多(duō)1000 ppmv的(de)。并且非常适合用(yòng)于工業過程,如超純氣體,專科催化(huà)劑,精細化(huà)工和(hé)集成電路生産使用(yòng)。在每一種情況下(xià),生産過程的(de)成功依賴于惰性毯條件的(de)維護。這(zhè)意味著(zhe)經常氮氣或氩氣的(de)連續供給被用(yòng)于吹掃的(de)生産環境。以及維持該氣體的(de)純度,水(shuǐ)蒸汽含量也(yě)應保持非常低,該電解濕度計是非常适合提供可(kě)靠的(de)測量中隻是這(zhè)樣的(de)環境中。
此傳感器的(de)其他(tā)典型應用(yòng)包括:
1.臭氧發生器
2.幹燥的(de)空氣線
3.氮氣輸送系統
4.惰性氣體保護焊
綜上所述,雖然電解濕度計可(kě)以在低水(shuǐ)分(fēn)提供一個(gè)初級的(de),可(kě)靠的(de)測量,該裝置的(de)精度依賴于維持控制和(hé)監測樣品流。應用(yòng)程序必須經過精心挑選某些氣體會腐蝕和(hé)/或污染傳感器。
壓電諧振傳感器工作在相對(duì)濕度平衡,其中的(de)水(shuǐ)的(de)吸附增加了(le)質量,它直接影(yǐng)響著(zhe)晶體的(de)諧振頻(pín)率的(de)原理(lǐ)。
該傳感器具有一個(gè)濕度敏感塗層放置于一個(gè)諧振晶體表面。晶體諧振頻(pín)率的(de)變化(huà),因爲濕度敏感塗層或吸收或解吸水(shuǐ)蒸氣以響應變化(huà)的(de)環境濕度水(shuǐ)平。這(zhè)個(gè)諧振頻(pín)率進行比較,在幹燥氣體,或已校準的(de)%相對(duì)濕度的(de)參考頻(pín)率的(de)類似的(de)測量。
光(guāng)學冷(lěng)凝濕度計與最大(dà)冷(lěng)卻能力:
如先前根據露點/霜PT測定部,光(guāng)縮合濕度計與珀耳帖冷(lěng)卻的(de)多(duō)級,補充在某些情況下(xià)與任何額外的(de)空氣或乙二醇/水(shuǐ)冷(lěng)卻外,可(kě)以在其下(xià)端提供一種露點測量下(xià)至-85癈,其小于0.25 ppmv的(de)水(shuǐ)在1大(dà)氣壓的(de)壓力。
污染問題:
爲了(le)了(le)解污染對(duì)濕度傳感器的(de)潛在影(yǐng)響的(de)意義是适當在現階段重提引入到本文中所做(zuò)的(de)聲明(míng):
“濕度是一個(gè)真正的(de)分(fēn)析測量,其中所述傳感器必須與過程環境,而相比之下(xià),壓力和(hé)溫度傳感器,它們總是從處理(lǐ)分(fēn)别由絕緣的(de)溫度計插孔和(hé)一個(gè)隔膜。這(zhè)當然是有污染和(hé)傳感器的(de)劣化(huà)程度不同,取決于環境的(de)性質“的(de)意義。
很少的(de)污染應該存在于純淨氣體流,露點或PPM水(shuǐ)平監測,然而,在大(dà)多(duō)數工業過程有含有非常水(shuǐ)分(fēn)含量範圍内的(de)高(gāo)電位的(de)污染或者通(tōng)過直接的(de),處理(lǐ)氣體中的(de)微粒或由可(kě)溶性污染物(wù),它需要測量。
所有在本文中引用(yòng)的(de)傳感器受可(kě)溶性和(hé)不溶性雜(zá)質。不幸的(de)是,許多(duō)污染時(shí),傳感器不會顯得(de)那麽反而會被看作是提供了(le)一個(gè)非常合乎邏輯的(de)測量值與濕度控制系統。沒有定期檢查和(hé)重新校準的(de)唯一證據表明(míng)該傳感器已“去睡(shuì)覺”将被從劣質産品以某種形式或其他(tā)的(de)漸進外觀而來(lái)的(de),因此,大(dà)部分(fēn)濕度傳感器的(de)至關重要的(de)是,定期維護應包括檢查的(de)響應和(hé)精确度。
這(zhè)可(kě)能與濕度校準系統,包括飽和(hé)和(hé)不飽和(hé)的(de)鹽,相對(duì)濕度和(hé)露點發生器來(lái)完成。
兩種方法都采用(yòng)了(le)嘗試,以容納污染影(yǐng)響:一種方法是設計一種傳感器,其中污染的(de)有害影(yǐng)響被減小,從而延長(cháng)了(le)傳感器的(de)有效壽命。這(zhè)可(kě)能是固有的(de)傳感器設計本身(這(zhè)是本體聚合物(wù)背後的(de)概念,電阻式濕度傳感器),或者可(kě)以通(tōng)過引入某種形式或過濾器或鞘插入系統來(lái)實現。你的(de)傳感器和(hé)環境之間放然而更多(duō)的(de)物(wù)理(lǐ)屏障,則在試圖使一個(gè)可(kě)行的(de)和(hé)準确的(de)測量會遇到更多(duō)的(de)問題。一旦被污染和(hé)堵塞,過濾器可(kě)以具有創建本身與傳感器之間的(de)不具代表性的(de)微環境的(de)影(yǐng)響。因此,在測量被限制在準确性和(hé)響應時(shí)間和(hé)過濾方面将隻攔截微粒污染。可(kě)選地,第二種方法是接受污染将會發生,因此設計一種方法,其中它可(kě)以被監視,并且如果可(kě)能的(de)話(huà),爲補償。
一落入後一類測量技術是光(guāng)學露點濕度計,其可(kě)以摻入自我檢查功能,其可(kě)手動或自動操作的(de)(在最複雜(zá)的(de)設計的(de)情況下(xià)),在電子控制單元内。由于光(guāng)學濕度計提供的(de)露點或濕度值,所述光(guāng)學控制系統正不斷觀看鏡的(de)表面,因此,在其上形成的(de)露水(shuǐ)或霜層,将反應污染該存款本身上的(de)連續,實時(shí)的(de)測量反射鏡或者通(tōng)過含有水(shuǐ)蒸汽中的(de)固體顆粒或它們的(de)鹽被監視。
當露點傳感器首次投入運行,鏡子是幹淨的(de),可(kě)維持在其表面凝結的(de)完美(měi)層和(hé)高(gāo)精确度和(hé)可(kě)重複性,将導緻。由于傳感器但繼續運行,有時(shí)幾周甚至幾個(gè)月(yuè)污染物(wù)逐步退出到鏡子被測量的(de)樣品流。這(zhè)些污染物(wù)可(kě)以引起兩種類型的(de)錯誤如下(xià)。
固體顆粒污染物(wù):
隻是作爲一個(gè)露層減小光(guāng)的(de)光(guāng)量從反射鏡反射到光(guāng)檢測器,以便于它的(de)日益積聚非水(shuǐ)溶性的(de)污染。如果被允許無限期地持續下(xià)去,系統會失控并讀出一個(gè)大(dà)露點錯誤。在此之前發生,然而,鏡子必須清洗,在所有的(de)工業應用(yòng)爲露點傳感器,建議(yì)過程測量開始前的(de)傳感鏡進行清潔。
水(shuǐ)溶性污染物(wù):
常常出現在樣品中存在的(de)水(shuǐ)溶性污染物(wù),一般在天然鹽的(de)形式。這(zhè)些鹽進入溶液與在鏡面上的(de)純淨水(shuǐ)并引起的(de)蒸氣壓降低。這(zhè)可(kě)能會導緻水(shuǐ)的(de)過量積聚在反射鏡(潮解)在真實露點。伺服控制回路檢測得(de)到的(de)接收光(guāng)的(de)損失則提高(gāo)了(le)鏡面溫度補償,即它蒸發了(le)一些多(duō)餘的(de)水(shuǐ)。若幹度的(de)正誤差,可(kě)能導緻這(zhè)樣的(de)效果,這(zhè)現象被稱爲因爲它是由拉烏爾定律所定義的(de)拉烏爾效應。
一些污染物(wù)糾錯技術已經發展了(le)時(shí)間用(yòng)于光(guāng)學露點濕度計。早期的(de)系統使用(yòng)簡單的(de)手動平衡技術,這(zhè)是當時(shí)開發了(le)一個(gè)自動平衡控制(ABC)。後來(lái)的(de)雙光(guāng)束/雙鏡和(hé)連續系統的(de)平衡發展。所有這(zhè)些方法涉及重新平衡或擾亂秩序中的(de)光(guāng)學傳感器電橋,以彌補上鏡的(de)污染累積誤差。這(zhè)些技術有效地糾正隻有上述的(de)微粒污染,他(tā)們不會産生通(tōng)過拉烏爾效應正确的(de)污染錯誤,因爲自動servoloop是無法應付增加的(de)實際露點或過厚露過厚露層之間的(de)區(qū)别引起的(de)在鏡面上的(de)鹽污染層。在這(zhè)兩種情況下(xià)servoloop會使正溫度校正和(hé)蒸發一些露水(shuǐ)層的(de),它會在第一時(shí)間糾正反而會造成讀出錯誤的(de)第二位。這(zhè)個(gè)錯誤可(kě)以幾度的(de)秩序。
所謂PACER(可(kě)編程自動污染物(wù)減少誤差)糾錯技術是由通(tōng)用(yòng)東區(qū)開發爲減少錯誤,由于拉烏爾效應的(de)有效途徑。起搏器校正周期開始于一個(gè)聚結期間,即反射鏡的(de)溫度被有意冷(lěng)卻樣品的(de)露點以下(xià),凝結出大(dà)量的(de)水(shuǐ)。這(zhè)多(duō)餘的(de)水(shuǐ)溶解任何水(shuǐ)溶性污染物(wù)。反射鏡,然後加熱(rè)完全一樣用(yòng)自動平衡系統。水(shuǐ)的(de)大(dà)水(shuǐ)坑逐漸蒸發承載著(zhe)日益沉重的(de)污染物(wù)濃度,直到最後,當所有的(de)水(shuǐ)已經蒸發,結晶污染物(wù)幹島留在了(le)鏡子。
現在80至85%的(de)表面是幹淨的(de)和(hé)反射的(de)整個(gè)表面上覆蓋著(zhe)雜(zá)質,其中前。系統随後進到在鏡面上生長(cháng)的(de)清潔區(qū)的(de)新露層和(hé)無差錯的(de)動作的(de)進一步期間如下(xià)。
最後,當然,系統必須關閉,進行清洗,但是,當達到該點的(de)儀器會告知用(yòng)戶通(tōng)過可(kě)視警報或通(tōng)過電子裝置的(de)控制面闆上。在周期性PACER周期,通(tōng)常持續幾分(fēn)鐘(zhōng),模拟輸出和(hé)數字顯示保持在露點級别立即發生前普遍,因此,實際的(de)過程控制值保持不變。在PACER周期結束時(shí)再次顯示實時(shí)露點信息和(hé)無擾切換發生到現在衡量任何新的(de)露點或霜點值。
另一種類型的(de)光(guāng)學設備,值得(de)在這(zhè)一點上引用(yòng)的(de)是騎自行車冷(lěng)鏡(CCM)溫濕度計。這(zhè)濕度計采用(yòng)尋址污染在于它具有無誤差抑制電路本身,而是簡單地限制了(le)時(shí)間的(de)鏡面花費在濕狀态下(xià)的(de)量的(de)不同方法。反射鏡的(de)冷(lěng)卻現行露點的(de)是,循環的(de)基礎上進行的(de)。一旦露點已經被發現和(hé)報告,反射鏡加熱(rè)到溫度略高(gāo)于室溫,然後'等待'在幹燥條件。測量周期,然後重複。視鏡是濕的(de)相對(duì)少量的(de)時(shí)間,對(duì)污染物(wù)脫落氣流成露水(shuǐ)的(de)電位被降低。
總之,所有濕度傳感器受他(tā)們正在監視可(kě)以導緻污染,導緻最終的(de)不敏感的(de)一個(gè)變化(huà)過程的(de)濕度條件的(de)環境中。一般東部PACER周期,自動平衡控制或手動白平衡調整可(kě)與冷(lěng)鏡的(de)光(guāng)學露點濕度計不僅使過程操作員(yuán)來(lái)檢查傳感器是否被污染,而且無論是自動或手動調整可(kě)以補償到一個(gè)極限,當維護在反射鏡的(de)形式的(de)清潔是必要的(de)。因此,光(guāng)學露點濕度計一般可(kě)連續無人(rén)值守的(de)時(shí)間比大(dà)多(duō)數其他(tā)濕度測量系統長(cháng)時(shí)間運行,并提供了(le)可(kě)能是最準确的(de),可(kě)重複和(hé)可(kě)靠的(de)濕度測量可(kě)用(yòng)于過程工業濕度監測,特别是在嚴重污染的(de)環境中。一些裝置,如自行車冷(lěng)鏡(CCM)濕度計隻是試圖限制通(tōng)過減少時(shí)間的(de)鏡子花費在“濕”的(de)狀态量的(de)影(yǐng)響的(de)污染。傳感器冷(lěng)卻到在循環的(de)基礎現行的(de)露點,從而減少潛在的(de)污染物(wù)沉積在露在反射鏡表面上。然而,應當認識到,這(zhè)不是一個(gè)'活'露點測量技術,是不适合的(de)地方工藝條件須迅速變化(huà)的(de)應用(yòng)程序。
結論:
經審閱廣泛的(de)工業濕度測量傳感器,很顯然,沒有人(rén)測量技術是适合所有的(de)應用(yòng),也(yě)無論該技術使用(yòng)的(de)過程環境将最終污染的(de)濕度傳感器。通(tōng)常出現的(de)問題是,在什(shén)麽時(shí)候做(zuò)了(le)傳感器變得(de)如此污染,它不再能夠提供一個(gè)可(kě)靠和(hé)精确的(de)測量?
經常聽(tīng)到在濕度測量行業的(de)短語是傳感器已經“睡(shuì)著(zhe)了(le)”,也(yě)就是說,它似乎是衡量一個(gè)非常合乎邏輯的(de)濕度值,但已經完全不敏感,處理(lǐ)濕度的(de)變化(huà)。在大(dà)多(duō)數情況下(xià)隻去除傳感器從過程定期檢查和(hé)重新校準可(kě)以克服這(zhè)個(gè)問題。有時(shí)傳感器如此嚴重污染的(de),它必須被更換。
然而,一個(gè)測量技術,它可(kě)以克服這(zhè)個(gè)問題在很大(dà)程度上是冷(lěng)鏡的(de)光(guāng)學露點濕度計。如果初始成本是不是在任何給定的(de)濕度測量應用(yòng)的(de)決定性因素,那麽冷(lěng)鏡的(de)光(guāng)學露點濕度計似乎提供濕度測量的(de)最通(tōng)用(yòng)的(de)方法,并在内置功能,允許它來(lái)監控污染發生的(de)程度和(hé)調節它的(de)性能來(lái)彌補。當這(zhè)種調整,可(kě)以是手動或自動,達到了(le)極限,儀器會建議(yì)用(yòng)戶通(tōng)過操作指示或報警從而使原位清洗傳感器,并重新規範把它重新投入運行。
光(guāng)學冷(lěng)鏡式濕度計,因此,不僅提供了(le)什(shén)麽被認爲是測量,測量範圍廣,通(tōng)過使用(yòng)傳感器具有不同功能的(de)抑郁症便利,同時(shí)也(yě)是最可(kě)重複和(hé)可(kě)靠的(de)測量最準确的(de)方法,由于其自我檢查能力。作爲主測量技術,它也(yě)被接受爲一個(gè)可(kě)跟蹤的(de),連續的(de),在線測量,這(zhè)是特别相關的(de),其中可(kě)追蹤生産質量是必需的(de)。正是這(zhè)種類型的(de)濕度計,防止它被越來(lái)越廣泛,或許,解決工業濕度測量的(de)問題,隻有相對(duì)較高(gāo)的(de)初始成本。
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