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露點(diǎn)儀的工作原理和方法

日期:2024-08-10 23:33
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摘要:
      露點(diǎn)儀的工作原理和方法如下:

    由于露點(diǎn)儀使用了增益回歸,零點(diǎn)自動(dòng)校準,DRYCAP濕度傳感器三種**技術(shù),從而在低濕或者腐蝕化學(xué)物質(zhì)氣體分子的環(huán)境下,露點(diǎn)儀也能準確地測量出相對濕度,并且計算出對應的露點(diǎn)。在測量高于負60度的露點(diǎn)時(shí)露點(diǎn)儀的精度保證在正負2度以?xún)?,精度稍低時(shí),露點(diǎn)儀可達到-80露點(diǎn)。

      現今測量露點(diǎn)普遍采用的方法有三種:
     
**種,金屬氧化物傳感器,包括AL2O3傳感器用于工業(yè)過(guò)程控制中的低露點(diǎn)測量,正確使用時(shí)可以測得很低的露點(diǎn),缺點(diǎn)是長(cháng)期穩定性差,由于測濕敏器件本身造成的漂移使得頻繁的標定工作必不可少,傳感器不能在線(xiàn)標定,大多數情況下要送到原廠(chǎng)標定且標定成本較高,這將會(huì )影響日后的準確測量、正常生產(chǎn),增大維護、工作量,而且金屬氧化物傳感器在高濕或冷凝的情況下一旦受損,其功能將無(wú)法恢復。

    **種,冷鏡法,金屬氧化物法和聚合物法。冷鏡法可以在很寬的測量范圍內取得較高的精度,但由于它的光學(xué)測量原理的局限性使其極易受鏡面污染物和灰塵的影響從而影響精度并且不易區分霜點(diǎn)及露點(diǎn),為克服上述缺點(diǎn),測量系統往往附加許多額外設備提供鏡面清洗、防護等功能,造成整套設備比較昂貴,此種測量方法往往用于精度要求極高且具有良好的操作、維護的條件,如實(shí)驗室,對于大多數在線(xiàn)測量則維護成本較高。

    第三種,在測濕領(lǐng)域有60年的實(shí)踐經(jīng)驗,其利用聚合物薄膜開(kāi)發(fā)的專(zhuān)門(mén)用于測量低露點(diǎn)的傳感器DRYCAP性能穩定,不受凝結水、大多數化學(xué)物質(zhì)的影響,并且由于使用DRYCAP的露點(diǎn)儀采用了零點(diǎn)自動(dòng)校準,增益回歸兩項**技術(shù)使得露點(diǎn)測量范圍寬,精度高,長(cháng)期穩定性好,性?xún)r(jià)比**。

        DRYCAP溫濕度傳感器由兩部分組成:電容型聚合物薄膜測傳感器及電阻型測傳感器,測濕傳感器測量被測氣體中的水分子,從而測出相對濕度;測溫傳感器測量測濕傳感器的表面濕度,儀器內置的微處理從這兩個(gè)參數計算出露點(diǎn)。測濕、測溫傳感器通過(guò)金屬膜背靠背緊密靠近,這樣一方面使得測溫傳感器能夠準確測得濕度傳感器所處溫度,另一方面通過(guò)金屬膜的作用大大減小了由于外部電場(chǎng)作用產(chǎn)生的感應電容,從而提高了測量精度,在低濕情況下,DRYCAP的反應時(shí)間為40-240秒,取決于濕度變化方向和大小,測量高濕時(shí)反應時(shí)間較短。DRYCAP的耐溫范圍為-40-+180度,承壓范圍為0-20bar.其本身耐腐蝕性也極為突出,對于堿性和弱酸性氣體有較好的適應,通常在低濕的情況下,相對薄膜濕敏傳感器要得到+2度的露點(diǎn)精度所能測得的*低露點(diǎn)為-9度,應用VaisalDRYCAP傳感器及自動(dòng)校準**技術(shù),在保證+2度露點(diǎn)溫度精度的同時(shí)可測得的*低露點(diǎn)為-60度,在精度稍低的情況下可達到-80度的露點(diǎn),這是因為自校準技術(shù)使得準確的相對濕度測量成為可能。在自校準過(guò)程中,測溫電阻將DRYCAP探頭加溫到高于環(huán)境溫度10度后自然冷卻,在冷卻過(guò)程中儀器測量DRYCAP實(shí)時(shí)溫度和相對濕度。從公式RH=RH0+PW/PWS(其中RH為儀器測量值。RH0為直線(xiàn)在Y軸上截距。PW為此刻待測氣體中水氣分壓,假設是一定值。PWS為飽和水氣壓值。1/PWS為、溫度的函數)可見(jiàn)由幾組不同溫度時(shí)的RH、1/PWS值可推出一擬合直線(xiàn),并推出該擬合直線(xiàn)在Y軸上的截距RH?即溫度無(wú)窮高時(shí),傳感器所測相對溫度偏移開(kāi)零點(diǎn)的值。

在確定RH0后即可進(jìn)行準確的RH計算,從而準確計算出露點(diǎn),當相對濕度低于10%時(shí),系統自動(dòng)執行自校準功能,此時(shí)上次的輸出參數被鎖定,校準后系統即可輸出測量值。自校準功能也可以以時(shí)間間隔方式啟動(dòng)(通常為6小時(shí))。如果在校準過(guò)程中溫度或露點(diǎn)測量值不穩定,即環(huán)境影響降溫過(guò)程或假設的PW為一常數條件不滿(mǎn)足,自校準功能將會(huì )在設定的時(shí)間間隔后又一次執行,依次類(lèi)推,直至溫度和露點(diǎn)溫度穩定后才輸出真實(shí)露點(diǎn)。通過(guò)優(yōu)良的DRYCAP硬件設計及自動(dòng)校準軟件使得準確測量低濕露點(diǎn)得以實(shí)現。由于某些化學(xué)物質(zhì)氣體分子長(cháng)期聚集在濕敏器件內部會(huì )影響測量精度。為保證準確測量,開(kāi)發(fā)出增益回歸軟件,其工作過(guò)程為在零點(diǎn)自動(dòng)校準軟件執行前執行增益回歸功能,將DRYCAP傳感器升溫到160度使其內部聚集的化學(xué)物質(zhì)氣體分子蒸發(fā),從而保證了準確測量。同時(shí)這一方法排除了油污聚集影響反應時(shí)間的困擾。DRYCAP濕敏器件不怕冷凝水,發(fā)生冷凝后自然風(fēng)干則不影響正常使用,但風(fēng)干時(shí)需將儀器取出,這會(huì )影響其他工作的正常進(jìn)行,為了防止此類(lèi)情況的頻繁發(fā)生,在DMT242露點(diǎn)儀中還附有一保護功能,即當時(shí)濕度意外升高到80%RH上時(shí),測溫傳感器馬上對濕敏器件加熱以減小局部相對濕度從而避免飽和水汽形成。通過(guò)使用這一客戶(hù)友好功能使得停工率大幅降低,從而提高了生產(chǎn)效率。露點(diǎn)儀出廠(chǎng)設置為-80+20度露點(diǎn)對應4~20MA,但客戶(hù)通過(guò)軟件修改可使任意量程范圍內參數,如:-60~~+5度露點(diǎn)或-75~~+15度等對應4-20MA輸出,從而大大方便了后級級聯(lián)控制。所有露點(diǎn)儀使用一段時(shí)間后都會(huì )發(fā)生漂移,大多數露點(diǎn)儀客戶(hù)是不能自己作校正的,只能頻繁地送到廠(chǎng)家花費一定的財力及時(shí)間作校正,為了方便客戶(hù)使用,露點(diǎn)儀都能使客戶(hù)在自己能找到標準濕度的情況下,通過(guò)Macrisoft Windows中的公用軟件自己作校正,大大節省了費用和時(shí)間,保證了正常測量。通過(guò)多項**技術(shù)的使用,確保了維薩拉公司(Vaisala)露點(diǎn)儀在各行業(yè)的長(cháng)期穩定**使用。這些就是露點(diǎn)儀的工作原理和方法。
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