芬蘭維薩拉公司（Vaisala）露點儀技術(shù)介紹及其應用

芬蘭維薩拉公司（Vaisala）露點儀技術(shù)介紹及其應用
芬蘭維薩拉公司（Vaisala）的露點儀由于使用DRYCAP®濕度傳感器及零點自動校準、增益回歸三項**技術(shù)，使得在低濕或/及存在腐蝕性化學物質(zhì)氣體分子的情況下準確測量相對濕度，從而計算出相應的露點成為現(xiàn)實，在測量高于-60℃的露點時其精度保證在±2℃以內(nèi)，精度稍低時，可達到-80℃露點。

主體詞：DRYCAP®濕度傳感器    自動校準技術(shù)    增益回歸技術(shù)

一、引言

現(xiàn)今測量露點普遍采用的方法有三種：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(nèi)取得較高的精度，但由于它的光學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(qū)分霜點及露點。為克服上述缺點，測量系統(tǒng)往往附加許多額外設(shè)備以提供鏡面清洗、防護等功能，造成整套設(shè)備比較昂貴。冷鏡法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（如實驗室），而對于大多數(shù)在線測量，則維護成本較高。

　　金屬氧化物傳感器（包括AL2O3傳感器），用于工業(yè)過程控制中的低露點測量。此種測量法在正確使用時可以測得很低的露點，其缺點是長期穩(wěn)定性差。由于測濕敏元件本身造成的漂移，使得頻繁的標定工作必不可少，而且傳感器不能在線標定，大多數(shù)情況下要送到原廠標定，且標定成本較高。這將會影響日后的準確測量、正常生產(chǎn)，增大了維護工作量。金屬氧化物傳感器在高濕或冷凝的情況下一旦受損，其功能將無法恢復。

　　芬蘭維薩拉公司（Vaisala）是聚合物薄膜測量傳感器的開創(chuàng)者，在濕度測量領(lǐng)域有60年的實踐經(jīng)驗，其利用聚合物薄膜開發(fā)的專門用于測量低露點的傳感器DRYCAP®性能穩(wěn)定，不受凝結(jié)水和大多數(shù)化學物質(zhì)的影響，并且由于使用DRYCAP®的露點儀采用了零點自動校準、增益回歸兩項**技術(shù)，使得露點儀的露點測量范圍寬、精度高、長期穩(wěn)定性好、性價比**。

二、技術(shù)介紹 

　　DRYCAP®傳感器由兩部分組成：電容型聚合物薄膜測濕傳感器及電阻型測溫傳感器，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溫度；儀器內(nèi)置的微處理器從這兩個參數(shù)計算出露點。測濕、測溫傳感器通過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；另一方面通過金屬膜的作用大大減小了外部電場作用產(chǎn)生的感應電容，從而提高了測量精度。在低濕情況下，DRYCAP®的反應時間為40……240秒，取決于濕度變化方向和大小，測量高濕時反應時間較短。DRYCAP®的耐溫范圍-40……+180℃，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，相對濕度微小的誤差都會使露點的計算產(chǎn)生很大的偏差，例如：在室溫情況下，-40℃和-50℃的露點相當于此時0．8%RH和0．3%RH的相對濕度采用相對濕度精度為±2%RH的一般薄膜濕敏傳感器要得到±2%℃的露點精度所能測得的*低露點為-9℃，應用Vaisala的DRYCAP®傳感器及自動校準**技術(shù)，在保證±2%℃露點精度的同時可測得的*低露點為-60℃，在精度稍低的情況下可達到-80℃的露點，這是因為自動校準技術(shù)使得準確的相對濕度測量成為可能。

　　在自校準過程中，測溫電阻將DRYCAP®探頭加溫到高于環(huán)境溫度10℃后自然冷卻，在冷卻過程中儀器測量DRYCAP®實時溫度和相對濕度，從公式RH=RH0+PW/PWS中（其中RH為儀器測量值，RH0為直線在Y軸上載距，PW為此刻待測氣體中水氣分壓，假設(shè)是一定值，PWS為飽和水氣壓值，1/PWS為溫度的函數(shù)）可見由幾組不同溫度時的RH、1/PWS值可推出一擬合直線，并推出該擬合直線在Y軸上的截距RH0。即溫度無窮高時，傳感器所測相對濕度偏移開零點的值。

　　在確定RH0后，即可進行準確的RH計算，從而準確計算出露點，當相對濕度低于10%時系統(tǒng)自動執(zhí)行自校準功能，此時上次的輸出參數(shù)被鎖定，校準后系統(tǒng)即可輸出測量值。自校準功能也可以以時間間隔方式啟動（通常為6小時）。如果在校準過程中溫度或露點測量值不穩(wěn)定，即環(huán)境影響降溫過程或假設(shè)的PW為一常數(shù)條件不滿足，自校準功能將會在設(shè)定的時間間隔后，再次執(zhí)行．依此類推，直至溫度和露點溫度穩(wěn)定后才輸出真實露點。通過優(yōu)良的DRYCAP®硬件設(shè)計及自動校準軟件使得準確測量低濕露點得以實現(xiàn)。

　　由于某些化學物質(zhì)氣體分子長期聚集在濕敏元件內(nèi)部影響測量精度，為保證準確測量，Vaisala公司開發(fā)出增益回歸軟件，其工作過程為在零點自動校準軟件執(zhí)行前執(zhí)行增益回歸功能，將DRYCAP®傳感器升溫到160℃，使其內(nèi)部聚集的化學物質(zhì)分子蒸發(fā)，從而保證了準確測量，同時這一方法排除了油污聚集影響反應時間的困擾。

　　DRYCAP®濕敏元件不怕冷凝水，發(fā)生冷凝時，自然風干后可繼續(xù)正常使用．但風干時需將儀器取出，這會影響其他工作的正常進行。為了防止此類情況的頻繁發(fā)生，在DMT-242露點儀中還附有一保護功能：即當相對濕度意外升高到80%RH以上時，測溫傳感器馬上對濕敏元件加熱，以減小局部相對濕度，從而避免飽和水汽形成。通過使用這一客戶友好功能，使得停工率大幅降低，從而提高了生產(chǎn)效率。

　　 維薩拉露點儀出廠設(shè)置為-80……+20℃露點對應4……20MA輸出，但客戶通過軟件修改，可使任意量程范圍內(nèi)參數(shù)（如：-60……+5℃露點或-75……+15℃等）對應4……20MA輸出，從而大大方便了后級級聯(lián)控制。

　　所有露點儀使用一段時間后都會發(fā)生漂移，大多數(shù)露點儀是無法由客戶自己作漂移校正的，只能頻繁地送到廠家，花費一定的財力及時間作校正。為了方便客戶使用，所有維薩拉(Vaisala)露點儀都能由客戶在自己能找到標準濕度源的情況下，通過Microsoft Windows 中的內(nèi)置公用軟件作漂移校正。大大節(jié)省了費用及時間，保證了正常測量。

　　通過多項**技術(shù)的使用，確保了維薩拉公司（Vaisala)露點儀在各行業(yè)的長期、穩(wěn)定、**使用。

三、露點儀應用領(lǐng)域

1、鋰電池生產(chǎn)車間的露點測量

2、空氣凈化及潔凈室

3、壓縮空氣干燥

4、電力系統(tǒng)SF6斷路器露點檢測

5、干燥工業(yè)

6、食品加工

7、塑料基片干燥

8、動力氣質(zhì)量控制

9、氮氣生產(chǎn)及純度維護

10、需要極干燥的環(huán)境（如手套箱、電子工業(yè)等