濕度的概念

　　科學(xué)家經(jīng)常使用相對濕度來形容空氣中水氣的多少。簡單的說即是想象空氣是一條毛巾。如果你倒瀉了一杯水，你能用一條毛巾吸收水。但其實(shí)毛巾其實(shí)可以吸收比一杯更多的水。或許他可以吸收五至十杯的水。水中有的水氣的數(shù)量只是空氣中能夠擁有的水氣的一部分，因此相對濕度是一百分比。當(dāng)相對濕度是百分之一百時(shí)，空氣是飽和的。好像一條盡濕的毛巾一樣，空氣能不再拿水分。當(dāng)相對濕度是百分之一百并且空氣是飽和的時(shí)，蒸發(fā)和沉積處在平衡狀態(tài)。到達(dá)平衡再次說明的蒸發(fā)增加的數(shù)量，作為水分沉淀物。

水蒸汽在空中被叫為濕度。因?yàn)樗羝姆肿舆@樣細(xì)小所以他們不能被看出，研究濕度的人們已經(jīng)發(fā)展有創(chuàng)造性的方法來測量水蒸汽的數(shù)量。

　　濕度計(jì)的歷史

　　或許是里安納度----一個(gè)在15世紀(jì)在意大利里出生的人---是個(gè)想出這一個(gè)儀器量度出空氣中的水蒸氣含量.。他將一干燥的棉花放在一個(gè)天砰的一側(cè)上。然后他安置一個(gè)正是與棉花相同的重量的對象在天砰的另一側(cè)。當(dāng)干燥的棉花從空氣吸收水蒸汽，它變得更重并且這個(gè)天砰的這側(cè)開始降落。在兩重量之間的不同是濕度的度量標(biāo)準(zhǔn)。

　　現(xiàn)在科學(xué)家使用一臺(tái)稱為"psychrometer"的儀器測量相對濕度。"psychrometer"由兩個(gè)綁在一起的溫度計(jì)造成。一個(gè)溫度計(jì)的泡被用清水浸過的材料包著。開始量度相對濕度時(shí)，要把psychrometer旅轉(zhuǎn)直至被包著的溫度計(jì)維持一個(gè)穩(wěn)定的溫度,而這溫度一定比干的那個(gè)溫度計(jì)低。實(shí)際的空氣溫度被干燥的那個(gè)溫度計(jì)量度。在兩溫度之間的不同被叫為"wet-bulbdepression"是來自物質(zhì)的水的蒸發(fā)的結(jié)果?？茖W(xué)家記錄低干的溫度計(jì)的溫度和"wet-bulbdepression",然后制成一個(gè)圖表,來計(jì)算相對濕度。這個(gè)也是干濕球濕度計(jì)的工作原理。

　　濕度計(jì)分類

　　按測量方法分類

　　*干濕球濕度計(jì)

　　*露點(diǎn)濕度計(jì)

　　*毛發(fā)濕度計(jì)

　　*庫倫濕度計(jì)

　　*電化學(xué)濕度計(jì)

　　*光學(xué)型濕度計(jì)

編輯本段測量原理及使用方法

　　一、溫濕度計(jì)濕度定義

　　在計(jì)量法中規(guī)定,濕度定義為"物象狀態(tài)的量"。日常生活中所指的濕度為相對濕度，用RH%表示。總言之，即氣體中（通常為空氣中）所含水蒸氣量（水蒸氣壓）與其空氣相同情況下飽和水蒸氣量（飽和水蒸氣壓）的百分比。

　　濕度很久以前就與生活存在著密切的關(guān)系,但用數(shù)量來進(jìn)行表示較為困難。對濕度的表示方法有濕度、相對濕度、露點(diǎn)、濕氣與干氣的比值（重量或體積）等等。

　　二、濕度測量方法

　　溫濕度計(jì)濕度測量從原理上劃分有二、三十種之多。但濕度測量始終是世界計(jì)量領(lǐng)域中的難題之一。一個(gè)看似簡單的量值，深究起來，涉及相當(dāng)復(fù)雜的物理-化學(xué)理論分析和計(jì)算，初涉者可能會(huì)忽略在濕度測量中必需注意的許多因素，因而影響傳感器的合理使用。

　　常見的濕度測量方法有：動(dòng)態(tài)法（雙壓法、雙溫法、分流法），靜態(tài)法（飽和鹽法、硫酸法），露點(diǎn)法，干濕球法和電子式傳感器法。

　?、?雙壓法、雙溫法是基于熱力學(xué)P、V、T平衡原理，平衡時(shí)間較長，分流法是基于濕氣和干空氣的混合。由于采用了現(xiàn)代測控手段，這些設(shè)備可以做得相當(dāng)精密，卻因設(shè)備復(fù)雜，昂貴，運(yùn)作費(fèi)時(shí)費(fèi)工，主要作為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量之用，其測量可達(dá)±2%RH以上。

　　② 靜態(tài)法中的飽和鹽法，是濕度測量中常見的方法，簡單易行。但飽和鹽法對液、氣兩相的平衡要求很嚴(yán)，對環(huán)境溫度的穩(wěn)定要求較高。用起來要求等很長時(shí)間去平衡，低濕點(diǎn)要求更長。特別在室內(nèi)濕度和瓶內(nèi)濕度差值較大時(shí)，每次開啟都需要平衡6~8小時(shí)。

　　③ 露點(diǎn)法是測量濕空氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度，是熱力學(xué)的直接結(jié)果，準(zhǔn)確度高，測量范圍寬。計(jì)量用的精密露點(diǎn)儀準(zhǔn)確度可達(dá)±0.2℃甚至更高。但用現(xiàn)代光-電原理的冷鏡式露點(diǎn)儀價(jià)格昂貴，常和標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器配套使用。

　?、?干濕球法，這是18世紀(jì)就發(fā)明的測濕方法。歷史悠久，使用普遍。干濕球法是一種間接方法，它用干濕球方程換算出濕度值，而此方程是有條件的：即在濕球附近的風(fēng)速必需達(dá)到2.5m/s以上。普通用的干濕球溫度計(jì)將此條件簡化了，所以其準(zhǔn)確度只有5~7%RH,干濕球也不屬于靜態(tài)法，不要簡單地認(rèn)為只要提高兩支溫度計(jì)的測量就等于提高了濕度計(jì)的測量。

　?、蓦娮邮綕穸葌鞲衅鞣?/p> 

　　電子式濕度傳感器產(chǎn)品及濕度測量屬于90年代興起的行業(yè), 近年來，國內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長足進(jìn)步。濕敏傳感器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測的方向迅速發(fā)展，為開發(fā)新一代濕度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，也將濕度測量技術(shù)提高到新的水平。

　　三、濕度測量方案的選擇

　　現(xiàn)代濕度測量方案主要的有兩種：干濕球測濕法，電子式濕度傳感器測濕法。下面對這兩種方案進(jìn)行比較，以便客戶選擇適合自己的濕度測量方法。

　　干濕球測濕法的維護(hù)相當(dāng)簡單，在實(shí)際使用中，只需定期給濕球加水及更換濕球紗布即可。與電子式濕度傳感器相比，干濕球測濕法不會(huì)產(chǎn)生老化，下降等問題。所以干濕球測濕方法更適合于在高溫及惡劣環(huán)境的場合使用。

　　電子式濕度傳感器的特點(diǎn)：

　　而電子式濕度傳感器是近幾十年，特別是近20年才迅速發(fā)展起來的。濕度傳感器生產(chǎn)廠在產(chǎn)品出廠前都要采用標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器來逐支標(biāo)定，電子式濕度傳感器的準(zhǔn)確度可以達(dá)到2%一3%RH。

　　在實(shí)際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時(shí)間一長，會(huì)產(chǎn)生老化，下降，濕度傳感器年漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。一般情況下，生產(chǎn)廠商會(huì)標(biāo)明1次標(biāo)定的有效使用時(shí)間為1年或2年，到期需重新標(biāo)定。

　　電子式濕度傳感器的水平要結(jié)合其長期穩(wěn)定性去判斷，一般說來，電子式濕度傳感器的長期穩(wěn)定性和使用壽命不如干濕球濕度傳感器。

　　濕度傳感器是采用半導(dǎo)體技術(shù)，因此對使用的環(huán)境溫度有要求，超過其規(guī)定的使用溫度將對傳感器造成損壞。

　　所以電子式濕度傳感器測濕方法更適合于在潔凈及常溫的場合使用。

編輯本段傳感器選擇的注意事項(xiàng)

　　選擇測量范圍

　　和測量重量、溫度一樣，選擇濕度傳感器首先要確定測量范圍。除了氣象、科研部門外，搞溫、濕度測控的一般不需要全濕程（0-100%RH）測量。

　　選擇測量

　　測量是濕度傳感器重要的指標(biāo)，每提高-個(gè)百分點(diǎn)，對濕度傳感器來說就是上一個(gè)臺(tái)階，甚至是上一個(gè)檔次。因?yàn)橐_(dá)到不同的，其制造成本相差很大，售價(jià)也相差甚遠(yuǎn)。所以使用者一定要量體裁衣，不宜盲目追求"高、精、尖"。

　　如在不同溫度下使用濕度傳感器，其示值還要考慮溫度漂移的影響。眾所周知，相對濕度是溫度的函數(shù)，溫度嚴(yán)重地影響著指定空間內(nèi)的相對濕度。溫度每變化0.1℃。將產(chǎn)生0.5%RH的濕度變化（誤差）。使用場合如果難以做到恒溫，則提出過高的測濕是不合適的。

　　多數(shù)情況下，如果沒有的控溫手段，或者被測空間是非密封的，±5%RH的就足夠了。對于要求控制恒溫、恒濕的局部空間，或者需要隨時(shí)跟蹤記錄濕度變化的場合，再選用±3%RH以上的濕度傳感器。

　　而高于±2%RH的要求恐怕連校準(zhǔn)傳感器的標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器也難以做到，更何況傳感器自身了。相對濕度測量儀表，即使在20-25℃下，要達(dá)到2%RH的準(zhǔn)確度仍是很困難的。通常產(chǎn)品資料中給出的特性是在常溫（20℃±10℃）和潔凈的氣體中測量的。

　　考慮時(shí)漂和溫漂

　　在實(shí)際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時(shí)間一長，電子式濕度傳器會(huì)產(chǎn)生老化，下降，電子式濕度傳器年漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。一般情況下，生產(chǎn)廠商會(huì)標(biāo)明1次標(biāo)定的有效使用時(shí)間為1年或2年，到期需重新標(biāo)定。

　　其它注意事項(xiàng)

　　濕度傳感器是非密封性的，為保護(hù)測量的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，應(yīng)盡量避免在酸性、堿性及含有機(jī)溶劑的氣氛中使用。也避免在粉塵較大的環(huán)境中使用。為正確反映欲測空間的濕度，還應(yīng)避免將傳感器安放在離墻壁太近或空氣不流通的死角處。如果被測的房間太大，就應(yīng)放置多個(gè)傳感器。

　　有的濕度傳感器對供電電源要求比較高，否則將影響測量?；蛘邆鞲衅髦g相互干擾，甚至無法工作。使用時(shí)應(yīng)按照技術(shù)要求提供合適的、符合要求的供電電源。

　　傳感器需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸時(shí)，要注意信號(hào)的衰減問題。當(dāng)傳輸距離超過200m以上時(shí)，建議選用頻率輸出信號(hào)的濕度傳感器。

編輯本段溫濕度計(jì)的應(yīng)用

　　濕敏傳感器在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、氣象、醫(yī)療以及日常生活等方面都得到了廣泛的應(yīng)用，特別是隨著科學(xué)技發(fā)展，對于濕度的檢測和控制越來越受到人們的重視并進(jìn)行了大量的研制工作。通常，理想的濕敏傳感器的特性要求是，適合于在寬溫、濕范圍內(nèi)使用，測量要高;使用壽命要長，穩(wěn)定性好;響應(yīng)速度快，濕滯回差小，重現(xiàn)性好;靈敏度高，線形好，溫度系數(shù)小;制造工藝簡單，易于批量生產(chǎn)，轉(zhuǎn)換電路簡單，成本低;抗腐蝕，耐低溫和高溫特性等。

編輯本段溫濕度計(jì)檢定規(guī)程

　　1 引 言

　　原毛發(fā)濕度計(jì)檢定規(guī)程（代號(hào)JJG205-80）為氣象專用儀器檢定規(guī)程，于1980年實(shí)施。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，濕度測量的領(lǐng)域發(fā)生了很大的變化，目前絕大多數(shù)濕度計(jì)（包括毛發(fā)濕度計(jì)）用于工農(nóng)業(yè)各個(gè)領(lǐng)域，超出了氣象專用儀器的范圍；同時(shí)對儀器測量范圍、準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性、使用溫度范圍等方面的要求都發(fā)生了很大的變化；而且隨著技術(shù)的發(fā)展，原來的感濕材料為單一的發(fā)毛，現(xiàn)逐漸擴(kuò)展到尼龍、聚酰亞胺等高分子材料，儀器的特性也隨之發(fā)生了很大的改變。對于上述變化，原毛發(fā)濕度計(jì)檢定規(guī)程已無法適用，必須進(jìn)行修訂。

　　2 修訂要點(diǎn)

　　2.1. 關(guān)于規(guī)程名稱及適用范圍

　　根據(jù)目前實(shí)際情況，將原規(guī)程名稱“氣象用毛發(fā)濕度計(jì)、毛發(fā)濕度表檢定規(guī)程”更改為“機(jī)械式溫濕度計(jì)檢定規(guī)程”。其中主要包含三點(diǎn)修改：

　　a、 將規(guī)程的適用范圍由氣象領(lǐng)域擴(kuò)展到其它各領(lǐng)域

　　原規(guī)程是20多年前制訂的氣象儀器專用規(guī)程，幾十年來，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，濕度計(jì)的使用場合已從氣象領(lǐng)域逐漸擴(kuò)展到工業(yè)領(lǐng)域，因此，繼續(xù)將規(guī)程局限于氣象專用已不合適。

　　b、將規(guī)程的適用范圍由毛發(fā)濕度計(jì)擴(kuò)展到其它各類機(jī)械式濕度計(jì)

　　毛發(fā)濕度計(jì)的感濕材料原為人頭發(fā)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了大量的以尼龍、聚酰亞胺等高分子材料作感濕材料的濕度計(jì)，它們的工作原理與毛發(fā)濕度計(jì)類似，通常稱為機(jī)械式濕度計(jì)。目前這類儀器的數(shù)量已大大超過原毛發(fā)濕度計(jì)。

　　另外，以玻璃液體溫度計(jì)構(gòu)成的自然通風(fēng)式干濕表目前在我國的使用也非常廣泛，它們價(jià)格很低，使用場合和要求都與毛發(fā)濕度計(jì)相同。

　　因此，將以上兩類儀器納入本規(guī)程的適用范圍是必要的。

　　c、將規(guī)程的適用范圍由濕度計(jì)擴(kuò)展到溫濕度計(jì)

　　目前實(shí)際生產(chǎn)和使用的濕度計(jì)均為溫濕度一體式儀器，單獨(dú)的濕度計(jì)、濕度表則很少。因此，將溫、濕度兩部分都包括進(jìn)來無論是對用戶，還是對計(jì)量機(jī)構(gòu)和計(jì)量管理機(jī)構(gòu)都是十分有利的。

　　2.2 關(guān)于計(jì)量性能要求

　　2.2.1 示值誤差

　　根據(jù)溫濕度計(jì)生產(chǎn)和使用的實(shí)際情況，確定溫度允許誤差為：± 2℃。濕度示值誤差定為：±5%RH（40%RH～70%RH，20℃）、± 7%RH（40%RH以下或70%RH以上，20℃）。這是考慮到以下原因：

　　a、 目前國內(nèi)廠家生產(chǎn)的工業(yè)用機(jī)械式溫濕度計(jì)的出廠指標(biāo)一般都為：±5%RH、±1℃～±2℃。

　　b、工業(yè)上實(shí)際環(huán)境濕度范圍一般在40%RH～70%RH之間，溫度一般在18℃～25℃左右，這一范圍對溫濕度要求較高。

　　c、毛發(fā)等機(jī)械式濕度計(jì)均為低檔儀器，一般不適用于低濕、高溫高濕等特殊場合。

　　d、相對濕度這一參數(shù)對溫度有依賴性，因此相對濕度的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)在一定溫度下給出。

　　f、原規(guī)程未對儀器的濕示值誤差作任何規(guī)定，這對用戶的使用帶來很大的不便。

　　2.2.2 濕滯誤差/溫度回差

　　溫度回差定為：0.5℃；濕滯誤差定為：3%RH。

　　原規(guī)程中稱為濕度變差，為5%RH。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，機(jī)械式濕度計(jì)的濕滯誤差僅為1%RH。

　　2.2.3 重復(fù)性

　　定為溫度0.5℃、濕度2%RH。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到。

　　2.3 關(guān)于計(jì)量器具控制

　　2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)器

　　標(biāo)準(zhǔn)器一般為精密露點(diǎn)儀，允許誤差為：露點(diǎn)±0.2℃DP，溫度±0.1℃。

　　考慮到各地氣象部門以往都用通風(fēng)干濕表作標(biāo)準(zhǔn)器，且經(jīng)濟(jì)條件不允許，因此保留采用數(shù)字通風(fēng)干濕表的選項(xiàng)，允許誤差為：為1.0%RH～1.7%RH。

　　3.3.1 配套設(shè)備

　　主要指溫濕度檢定箱，為保證檢定結(jié)果不確定度滿足要求，對其主要技術(shù)指標(biāo)作了詳細(xì)規(guī)定。考慮到相對濕度檢定必須在恒定溫度下進(jìn)行，箱子必須具有調(diào)溫功能。

　　標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)是十分關(guān)鍵的，它必須定得恰到好處，既能滿足機(jī)械式溫濕度計(jì)的檢定要求，又符合實(shí)際國情。我們在規(guī)程制定過程中，以不確定度評(píng)定結(jié)果為依據(jù)，結(jié)合目前市場所能提供設(shè)備的實(shí)際情況，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備各部分的不確定度分量，再依據(jù)該分量值確定技術(shù)指標(biāo)。

　　3.3 環(huán)境條件

　　環(huán)境溫濕度的要求主要是考慮到標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備的工作狀況。

　　3.4 檢定方法

　　刪除了原規(guī)程中對儀器的放大倍率和示值進(jìn)行調(diào)整的內(nèi)容，因?yàn)檫@屬于儀器維修的范疇。

　　對儀器的濕度檢定點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)，增加了30%RH～70%RH之間的檢定點(diǎn)，刪除了90%RH、100%RH的檢定點(diǎn)。這是據(jù)于以下原因：

　　a、絕大多數(shù)濕度儀器使用在40%RH～70%RH。

　　b、實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，毛發(fā)濕度計(jì)具有非線性，在30%RH、70%RH點(diǎn)滿足示值誤差的情況下，不能保證40%RH、50%RH、60%RH也滿足要求。

　　c、80%RH的以上濕度點(diǎn)很少使用。

　　2.4 關(guān)于檢定周期

溫濕度記錄儀和溫濕度表均采用相同的測量原理，因此，檢定周期均定為1年。

　　2.5 關(guān)于溫濕度均勻度和波動(dòng)度測試方法　

　　溫濕度檢定箱的均勻度和波動(dòng)度指標(biāo)關(guān)系到檢定結(jié)果的不確定度。由于目前現(xiàn)有的各種測試方法都是針對環(huán)境試驗(yàn)箱的，不僅測量要求低，而且結(jié)果都是取一段時(shí)間平均值，而我們檢定時(shí)是讀取瞬時(shí)讀數(shù)的，因此不能直接采用這些方法，故制訂了專用的測試方法，作為附錄列入。

　　2.6 檢定結(jié)果的不確定度

　　參照J(rèn)JF 1059 – 1999的要求，對按本規(guī)程的方法進(jìn)行檢定的結(jié)果進(jìn)行了不確定度評(píng)定，評(píng)定結(jié)果：溫濕度的擴(kuò)展不確定度均小于儀器示值誤差的1/3，表明本規(guī)程的方法是合理的。

　　3 結(jié)論

　　本規(guī)程的制訂充分考慮了國內(nèi)機(jī)械式溫濕度計(jì)的實(shí)際情況，方便和規(guī)范了儀器的生產(chǎn)和使用，保證了量值的統(tǒng)一。