建筑環(huán)境測試技術(shù)第四章濕度測量

建筑環(huán)境測試技術(shù)第四章濕度測量第1頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四主要章節(jié)4.1濕度測量概述4.2干濕球溫度計4.3露點(diǎn)溫度計4.4電子式溫度傳感器4.5濕度計的校準(zhǔn)第2頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四4.1濕度測量概述1．濕度的表示方法絕對濕度、相對濕度、含濕量。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。由氣體狀態(tài)方程：第3頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2）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。Pb.s—相應(yīng)于濕球溫度的飽和水蒸氣壓力；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)。第4頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四應(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d，單位g/kg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，第5頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四所以，當(dāng)大氣壓力為定值，含濕量是水蒸氣分壓力的函數(shù)。

第6頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2．氣體濕度測量方法1）干濕球法簡單干濕球濕度計，通風(fēng)干濕球濕度計（阿斯曼）2）露點(diǎn)法光電式露點(diǎn)濕度計3）吸濕法氯化鋰電阻式，高分子電阻式，高分子電容式金屬氧化物陶瓷電阻式，金屬氧化物膜電阻式第7頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四4.2干濕球溫度計干濕球法濕度測量測得干球溫度和濕球溫度可計算相對濕度。適用范圍：大于0℃，測量誤差1～2%。第8頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四1．普通干濕球溫度計構(gòu)造同精度溫度計兩支、脫脂紗布、蒸餾水特點(diǎn)無風(fēng)速控制，無屏蔽輻射水易污染測量誤差較大注意：①濕球溫度計安裝時，要求溫度計的球部離開水杯上沿至少2～3cm，②應(yīng)使?jié)袂驕囟扔嬛車諝饬魉俦３衷?.5m/s以上，使A為常數(shù)。TwTs第9頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2.通風(fēng)干濕球溫度計（阿斯曼）構(gòu)造溫度計置于金屬套管內(nèi)微型風(fēng)機(jī)，特點(diǎn)濕球附近風(fēng)速固定在2.5m/s金屬套管屏蔽輻射蒸餾水隨時滴入TwTs第10頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第11頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四4.3露點(diǎn)溫度計

露點(diǎn)法濕度測量露點(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。PL即為被測空氣的水蒸氣分壓力Pn。第12頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四1．露點(diǎn)濕度計采用兩只玻璃棒溫度計，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。缺點(diǎn)：露點(diǎn)溫度不易測準(zhǔn)。第13頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2．光電式露點(diǎn)濕度計影響測量精度的因素：高度光潔的露點(diǎn)鏡；高精度的光學(xué)與熱電制冷調(diào)節(jié)系統(tǒng)；采樣氣體需潔凈。第14頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四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Δ105℃露點(diǎn)溫度測試準(zhǔn)確度DEW<±0.3PPM/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0.1MPa/cm2樣氣流量0.4～1.0L∕min顯示器16x2液晶屏額定工作電壓220VAC50Hz

外形尺寸（W）360x（D）350x（H）135mm重量8.6Kg第15頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四4.4電子式濕度傳感器

原理：將濕信號轉(zhuǎn)換成電信號，并遠(yuǎn)傳。構(gòu)造：軸流風(fēng)機(jī)、鎳電阻、濕球紗布、盛水杯、測量橋路。電動干濕球溫度計第16頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四測量橋路：兩個橋路通過電阻R連接，構(gòu)成雙電橋。

第17頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R的滑動觸頭，使檢流計為0，可得UDE=UAB。根據(jù)這一關(guān)系計算出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。第18頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四1氯化鋰電阻濕度計屬于吸濕法測量，根據(jù)氯化鋰的吸濕特性和氯化鋰吸濕后電阻變化特性。1）傳感器形式：梳狀、柱狀。R感濕膜梳狀柱狀第19頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四注意：為了避免氯化鋰溶液發(fā)生電解，電極兩端應(yīng)接交流電。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60%-80%。環(huán)境溫度對輸出影響較大，因此要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。最高使用溫度55℃，當(dāng)大于55℃，氯化鋰溶液容易蒸發(fā)。第20頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四擴(kuò)大氯化鋰濕度計的測量范圍R1R2R3R4rrrrABRAB=f()75~95%55~75%35~55%15~35%第21頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四(%)1535557595RAB(K)80705232.312.35第22頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2）變送器將氯化鋰濕度測頭接入交流電橋，此電橋?qū)鞲衅鞯碾娮栊盘栟D(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妷盒盘?。此電壓?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。第23頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2.高分子濕度傳感器1）高分子電容式濕度傳感器

根據(jù)電容公式可知，在電容兩個極板的面積和間距不變的情況下，當(dāng)介電常數(shù)發(fā)生變化時將引起電容值的變化。第24頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四特點(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。第25頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第26頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2）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，膜中的可移動離子濃度增大，電阻減少，當(dāng)相對濕度降低時，膜中的可運(yùn)動離子濃度減少，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。

第27頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四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28頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第29頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四3金屬氧化物濕度傳感器1）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?jié)衩魧游交蜥尫潘肿?，造成其電阻值的改變?/p>

主要有MgCr2O4-TiO2陶瓷濕度傳感器、NiO陶瓷濕度傳感器。第30頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2）金屬氧化物膜濕度傳感器

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31頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四4.5濕度計的校準(zhǔn)

飽和鹽溶液濕度校正裝置：

1)實(shí)現(xiàn)不同范圍內(nèi)維持恒定的相對濕度空間，

2)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，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32頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第33頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四溫度范圍濕度范圍精度響應(yīng)時間(s)阿斯曼5~505~95%2~5%很長氯化鋰電阻式5~5015~95%2~5%10，50高分子電容式5~5015~95%2~5%<10金屬陶瓷電阻式0~605~90%2~5%<=3露點(diǎn)計-40~1000~100%1較短常見測濕度的方法比較第34頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四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，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。

第35頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四接口電路圖電源引腳：供應(yīng)電壓在2.4～5.5V之間。串口時鐘輸入引腳（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)。第36頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四思