濕度分析儀核心是把水汽含量→可測(cè)物理量(電/光/熱/質(zhì)量)→換算成濕度值(%RH/露點(diǎn)/絕對(duì)濕度);主流分電子式(電容/電阻)、露點(diǎn)式、干濕球、熱導(dǎo)/諧振、電解/化學(xué)幾大類。
一、電容式(很常用,工業(yè)/實(shí)驗(yàn)室主流)
原理:傳感器為“電極-濕敏介電膜-電極”結(jié)構(gòu)(聚酰亞胺/氧化鋁)。水分子(極性)進(jìn)入膜內(nèi)→介電常數(shù)ε升高→電容C增大;濕度越高,C越大。
信號(hào)轉(zhuǎn)換:電容→頻率/電壓信號(hào)→MCU換算為%RH,常帶溫度補(bǔ)償。
特點(diǎn):響應(yīng)快(秒級(jí))、線性好、精度高(±1%~±3%RH)、抗結(jié)露;適合0–100%RH,-40~85℃。
二、電阻式(低成本,普通環(huán)境)
原理:濕敏膜(氯化鋰/碳膜高分子)吸濕→離子濃度↑→電阻R↓;濕度越高,R越小。
結(jié)構(gòu):基片涂吸濕導(dǎo)電膜,兩端金電極測(cè)電阻。
特點(diǎn):便宜、電路簡(jiǎn)單;但漂移大、易老化、怕污染/結(jié)露;精度±3%~±10%RH,適用于空調(diào)、倉(cāng)儲(chǔ)。
三、露點(diǎn)式(高精度,工業(yè)/高純氣體)
核心:測(cè)露點(diǎn)溫度Td(等壓冷卻至水汽飽和結(jié)露的溫度),再算絕對(duì)濕度/相對(duì)濕度。
冷凝鏡面型(主流)
氣體流過(guò)制冷鏡面(半導(dǎo)體/帕爾貼);
降溫至鏡面結(jié)露/結(jié)霜;
光電探頭檢測(cè)露層反光突變,鎖存鏡面溫度=露點(diǎn);
查表/公式:RH=(Td下飽和水汽壓/干球溫度下飽和水汽壓)×100%。
特點(diǎn):精度很高(±0.1~±0.5℃露點(diǎn))、穩(wěn)定性好;適合低濕/高純氣體/壓縮空氣/天然氣;但貴、怕油污/粉塵、需定期清潔鏡面。
四、干濕球法(經(jīng)典,氣象/普通工業(yè))
原理:兩支同規(guī)格溫度計(jì):
干球:測(cè)環(huán)境溫度T;
濕球:包濕潤(rùn)紗布,水分蒸發(fā)吸熱→溫度Tw<T;
濕度越低→蒸發(fā)越快→溫差ΔT=T−Tw越大。
計(jì)算:據(jù)T、Tw、氣壓查表/公式得**%RH**。
特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、成本低;但需供水/通風(fēng)、響應(yīng)慢、低溫(<−10℃)結(jié)冰失效、精度受風(fēng)速影響。
五、熱導(dǎo)式(氣體專用,高濕/混合氣體)
原理:干燥空氣熱導(dǎo)率≈0.026W/(m?K),水蒸氣≈0.016W/(m?K);濕度↑→混合氣熱導(dǎo)率↓。
工作:加熱鉑絲/熱敏電阻至恒溫,測(cè)散熱速率→熱導(dǎo)率→絕對(duì)濕度。
特點(diǎn):適合高濕/高溫/腐蝕性氣體;但易受氣體組分干擾、需校準(zhǔn)。
六、諧振/石英微天平(高精度,實(shí)驗(yàn)室/科研)
原理:石英晶體/聲表面波(SAW)涂吸濕涂層;吸濕→質(zhì)量增加→諧振頻率f降低;頻移量與吸水量成正比。
特點(diǎn):超高精度(ppm級(jí))、穩(wěn)定性好;但貴、怕振動(dòng)/溫度波動(dòng)、需嚴(yán)格控溫。
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