湿度学院理论8——冷镜和氧化铝技术

冷却镜技术

它是如何工作的

冷凝镜或冷凝湿度计是一种直接测量气体露点或霜点的技术。如果将镜子的温度降低到精确到使露点出现在表面的值，镜子温度的值称为露点。使用前面的例子，可以找到与50%rh和25°C条件相对应的露点如下：
Ps在25°C=3.17kPa
p=0.5x3.17kPa=1.585kPa，对应于50%rh

如果镜面上的露水与环境之间存在平衡，那么在冷藏镜的温度下ps必须等于蒸汽压p。基于对饱和蒸汽表值的简单插值，我们发现ps值为1.855 kPa，对应的温度为13.8°C。这个温度是露点。上面的例子表明，将相对湿度转换为露点，反之亦然，需要使用温度计和饱和蒸气表。当镜子清洁干燥时，反射光的强度达到最大。

镜面逐渐冷却，直到发生凝结，镜面上形成水或霜。当水或霜形成时，光信号会发生变化，这种变化会在光接收器上被记录下来。随着光信号的变化，镜面的精确温度被记录为露点温度或霜点温度。

如果已知凝析液是液态的，即使温度低于冰点，测量的温度也被视为露点。如果已知冷凝液是冰或霜，测量的气温被视为霜点。

优点：

·  非常低的不确定性（在95%置信度下，在±0.1 Cdp时很低，k=2）

·  宽测量范围

·  能够测量极低的霜点温度（低至-95°Cfp）

缺点：

·  比其他技术贵得多

·  需要进行操作和维护培训

·  高水平的维护

·  需要一个干净的环境

·  不适用于过程测量

氧化铝技术

工作原理

氧化铝传感器是通过在导电衬底上沉积一层多孔氧化铝，然后用金薄膜覆盖氧化铝而形成的一种电容器。

当空气中的水蒸气含量发生变化时，传感器的铝芯和金膜之间的电容会发生波动。吸收的水分子的数量决定了电容器的电阻抗，而电阻抗与水蒸气压力成正比。

当传感器暴露在潮气中时，水蒸气会迅速通过暴露的（正）电极层，极性水分子在氧化物表面形成弱氢键。吸收会导致氧化物层的介电常数和电阻率的变化。

传感器电导率的测量是氧化铝介质上水分负荷的测量，与样品气体中的水分浓度成正比。

氧化铝传感器适用于不需要快速测量的非常干燥和清洁的条件。

优点:

·  传感器体积小

·  适合于内联使用

·  宽测量范围

·  适用于测量非常干燥的环境

·  （露点温度低至—75°C至—100°C）

缺点:

·  传感器易受污染，沉积在传感器上的凝结物会导致显著的校准偏移。

·  缓慢的响应时间（最坏情况下可达24小时）

·  稳定时间长

·  需要频繁校准

·  随着时间的推移可能出现显著漂移

·  相当大的滞后性

提示： 氧化铝传感器测量气体中水蒸气的绝对量。电容式传感器测量气体中的相对湿度（在给定温度下，水蒸气的百分比与可能的最大水蒸气量之比）。