濕度測量
　　
　　鏡面式
　　
　　不同水份含量的氣體在不同溫度下的鏡面上會結(jié)露。采用光電檢測技術(shù)，檢測出露層并測量結(jié)露時的溫度，直接顯示露點。鏡面制冷的方法有：半導(dǎo)體制冷、液氮制冷和高壓空氣制冷。鏡面式露點儀采用的是直接測量方法，在保證檢露準(zhǔn)確、鏡面制冷率和精密測量結(jié)露溫度前提下，該種露點儀可作為標(biāo)準(zhǔn)露點儀使用。目前上zui高精度達(dá)到±0.1℃(露點溫度)，一般精度可達(dá)到±0.5℃以內(nèi)電傳感器式露點儀
　　
　　采用親水性材料或憎水性材料作為介質(zhì)，構(gòu)成電容或電阻，在含水份的氣體流經(jīng)后，介電常數(shù)或電導(dǎo)率發(fā)生相應(yīng)變化，測出當(dāng)時的電容值或電阻值，就能知道當(dāng)時的氣體水份含量。建立在露點單位制上設(shè)計的該類傳感器，構(gòu)成了電傳感器式露點分析儀。目前上zui高精度達(dá)到±1.0℃(露點溫度)，一般精度可達(dá)到±3℃以內(nèi)。
　　
　　電解法露點儀
　　
　　利用五氧化二磷等材料吸濕后分解成極性分子，從而在電極上積累電荷的特性，設(shè)計出建立在含濕量單位制上的電解法微水份儀。
　　
　　晶體振蕩式露點儀
　　
　　利用晶體沾濕后振蕩頻率改變的特性，可以設(shè)計晶體振蕩式露點儀。這是一項較新的技術(shù)，尚處于不十分成熟的階段。國外有相關(guān)產(chǎn)品，但精度較差且成本很高。
　　
　　紅外露點儀
　　
　　利用氣體中的水份對紅外光譜吸收的特性，可以設(shè)計紅外式露點儀。該儀器很難測到低露點，主要是紅外探測器的峰值探測率還不能達(dá)到微量水吸收的量級，還有氣體中其他成份含量對紅外光譜吸收的干擾。但這是一項很新的技術(shù)，對于環(huán)境氣體水份含量的非接觸式在線監(jiān)測具有重要的意義。
　　
　　半導(dǎo)體傳感器
　　
　　每個水分子都具有其自然振動頻率，當(dāng)它進(jìn)入半導(dǎo)體晶格的空隙時，就和受到充電激勵的晶格產(chǎn)生共振，其共振頻率與水的摩爾數(shù)成正比。水分子的共振能使半導(dǎo)體結(jié)放出自由電子，從而使晶格的導(dǎo)電率增大，阻抗減小。利用這一特性設(shè)計的半導(dǎo)體露點儀可測到-100℃露點的微量水份。
　　
　　重量法
　　
　　是一種經(jīng)典的測量方法。讓所測樣氣流經(jīng)某一干燥劑，其所含水分被干燥劑吸收，稱取干燥劑吸收的水分含量，與樣氣體積之比即為樣氣的濕度。該方法的優(yōu)點是精度高，zui大允許誤差可達(dá)0.1%；缺點是具體操作比較困難，尤其是必須得到足夠量的吸收水質(zhì)量（一般不小于0.6克），這對于低濕度氣體尤其困難，必須加大樣氣流量，結(jié)果會導(dǎo)致測量時間和誤差增大（測得的濕度不是瞬時值）。因而該方法只適合于測量露點-32℃以上的氣體，可以說市場上純粹利用該方法測濕度的儀器較少。
　　
　　由以上分析可知，重量法的關(guān)鍵是怎樣測量干燥劑吸收的水分含量，因為直接測量比較困難，由此衍生了兩種間接測量吸收水含量的方法。
　　
　　電解法
　　
　　就是將干燥劑吸收的水分經(jīng)電解池電解成氫氣和氧氣排出，電解電流的大小與水分含量成正比，通過檢測該電流即可測得樣氣的濕度。該方法彌補(bǔ)了重量法的缺點，測量量程可達(dá)-80℃以下，且精度較好，價格便宜；缺點是電解池氣路需要在使用前干燥很長時間，且對氣體的腐蝕性及清潔性要求較高。采用該方法的儀器較多，典型的是美國Edgetech公司的1-C型微水儀和杜邦公司的M303及國產(chǎn)的USI系列產(chǎn)品。
　　
　　振動頻率法
　　
　　就是將重量法中的干燥劑換用一種吸濕性的石英晶體，根據(jù)該晶體吸收水分質(zhì)量不同時振動頻率不同的特點，讓樣氣和標(biāo)準(zhǔn)干燥氣流經(jīng)該晶體，因而產(chǎn)生不同的振動頻率差△f1和△f2，計算兩頻率之差即可得到樣氣的濕度。該方法具有電解法一樣的優(yōu)點，且使用前勿須干燥。典型代表儀器是英國Michell的QMA系列、美國AMETEK公司的560B。
　　
　　冷鏡法
　　
　　也是一種經(jīng)典的測量方法。讓樣氣流經(jīng)露點冷鏡室的冷凝鏡，通過等壓制冷，使得樣氣達(dá)到飽和結(jié)露狀態(tài)（冷凝鏡上有液滴析出），測量冷凝鏡此時的溫度即是樣氣的露點。該方法的主要優(yōu)點是精度高，尤其在采用半導(dǎo)體制冷和光電檢測技術(shù)后，不確定度甚至可達(dá)0.1℃；缺點是響應(yīng)速度較慢，尤其在露點-60℃以下，平衡時間甚至達(dá)幾個小時，而且此方法對樣氣的清潔性和腐蝕性要求也較高，否則會影響光電檢測效果或產(chǎn)生‘偽結(jié)露’造成測量誤差。該方法的典型廠家代表是及英國Michell公司,美國GeneralEastern公司及瑞士MBW公司等。
　　
　　阻容法
　　
　　是一種不斷完善的濕度測量方法。利用一個高純鋁棒，表面氧化成一層超薄的氧化鋁薄膜，其外鍍一層多空的網(wǎng)狀金膜，金膜與鋁棒之間形成電容，由于氧化鋁薄膜的吸水特性，導(dǎo)致電容值隨樣氣水分的多少而改變，測量該電容值即可得到樣氣的濕度。該方法的主要優(yōu)點是測量量程可更低，甚至達(dá)-100℃，另一突出優(yōu)點是響應(yīng)速度非?？?，從干到濕響應(yīng)一分鐘可達(dá)90%，因而多用于現(xiàn)場和快速測量場合；缺點是精度較差，不確定度多為±2～3℃。老化和漂移嚴(yán)重，使用3~6個月必須校準(zhǔn)。該方法的典型廠家代表為英國Alpha濕度儀器公司，愛爾蘭的PANAMETRICS公司及美國的XENTAUR公司。但隨著各廠家的不斷努力，該方法正在逐漸得到完善，例如，通過改變材料和提高工藝使得傳感器穩(wěn)定度大大提高，通過對傳感器響應(yīng)曲線的補(bǔ)償作到了飽和線性，解決了自動校準(zhǔn)問題。代表產(chǎn)品為英國Michell的Easidew系列，采用陶瓷基底的氧化鋁電容及C2TX微處理器。
　　
　　行業(yè)應(yīng)用
　　
　　露點儀（濕度儀器）測量的方法可謂五花八門，其性能與價格也相差懸殊，這就要求我們選用儀器時要謹(jǐn)慎小心，不但要考慮到性能和價格，還應(yīng)該考慮到儀器使用的場合和所測氣體的種類及腐蝕性等?？傮w原則如下：
　　
　　1）*濕度基準(zhǔn)：考慮到要求測量準(zhǔn)確度高，樣氣理想，一般應(yīng)選用冷鏡式露點儀，進(jìn)口的如美國Edgetech公司1500，美國GE公司的M3，英國Michell的S4000TRS，或瑞士MBW公司DP30等露點儀，用戶應(yīng)根據(jù)實際量程和精度選用合適的產(chǎn)品。
　　
　　2）企業(yè)基準(zhǔn)或?qū)嶒炇曳治觯喝绻麥y量準(zhǔn)確度要求較高，可選用冷鏡法儀器，如，美國Edgetech公司的RH-CAL和1500（性價比很高）；英國Michell公司的S4000系列產(chǎn)品或瑞士MBW公司的DP19；如果量程要求較低（露點-80℃以下）且氣體較清潔，可選用電解法儀器，如美國Edgetech公司的1-C，杜邦公司的M303。
　　
　　3）現(xiàn)場檢測：如果測量準(zhǔn)確度要求較高，可選用冷鏡法儀器（同上）；如果要求測量速度快或氣體污染較重，選用阻容法儀器，如美國菲美特公司的DPT500/600便攜式露點儀；英國Michell的MDM300便攜表、英國Systech、英國Alpha濕度儀器公司的SADPmini手持式露點儀或美國XENTAUR公司的XPDM等。
　　
　　4）連續(xù)在線監(jiān)測：如果精度要求不太高，可選用阻容法儀器，如美國菲美特公司的DPT810系列；英國Michell的Easidew系列、英國Systech、英國Alpha濕度儀器公司的DS-1000在線露點儀或新型的DS-2000在線露點儀，以及美國XENTAUR公司的XDT型，它們共同具有價格低且安裝調(diào)試方便的特點；如果精度要求較高，可選用美國AMETEK公司的560B或冷鏡式儀表。
　　
　　5）天然氣防爆測量：在石化和天然氣行業(yè)，我們都要求防爆處理，所以需要有特定本安防爆的露點儀，比如美國菲美特公司的DPT900及DPT910（天然氣在線分析系統(tǒng)）；GE的PM8800系列露點儀、Michell的DM系列等等，他們都是針對石化天然氣的解決方案。
　　
　　6）氣體空分行業(yè)露點測量：我們知道空分行業(yè)，一般要求水分含量很低，露點在-70℃以下（1ppm級別），原理上來說冷鏡式露點儀、電解法露點儀、薄膜露點儀都沒法對低于-80℃的氣體進(jìn)行測量，所以還是選擇電容法原理的露點儀比較合適，目前做的比較好的如美國菲美特的DPT500/600系列露點儀（納米技術(shù)）、Michell的DM系列露點儀。
　　
　　測量注意
　　
　　鏡面污染對露點測量的影響
　　
　　在露點測量中，鏡面污染是一個突出的問題，其影響主要表現(xiàn)在兩個方面；一是拉烏爾效應(yīng)，二是改變鏡面本底放射水平。拉烏爾效應(yīng)是由水溶性物質(zhì)造成的。如果被測氣體中攜帶這種物質(zhì)(一般是可溶性鹽類)則鏡面提前結(jié)露，使測量結(jié)果產(chǎn)生正偏差。若污染物是不溶于水的微粒，如灰塵等，則會增加本底的散射水平，從而使光電露點儀發(fā)生零點漂移。此外，一些沸點比水低的容易冷凝的物質(zhì)(例如有機(jī)物)的蒸氣，不言而喻將對露點的測量產(chǎn)生干擾。因此，無論任何一種類型的露點儀都應(yīng)防止污染鏡面。一般說來，工業(yè)流程氣體分析污染的影響是比較嚴(yán)重的。但即使是在純氣的測量中鏡面的污染亦會隨時間增加而積累。
　　
　　測量條件的選擇
　　
　　在露點儀的設(shè)計中要著重考慮直接影響結(jié)露過程熱質(zhì)交換的各種因素，這個原則同樣適用于自動化程度不太高的露點儀器操作條件的選擇。這里主要討論鏡面降溫速度和樣氣流速問題。
　　
　　1.被測氣體的溫度通常都是室溫。因此當(dāng)氣流通過露點室時必然要影響體系的傳熱和傳質(zhì)過程。當(dāng)其它條件固定時，加大流速將有利于氣流和鏡面之間的傳質(zhì)。特別是在進(jìn)行低霜點測量時，流速應(yīng)適當(dāng)提高，以加快露層形成速度，但是流速不能太大，否則會造成過熱問題。這對制冷功率比較小的熱電制冷露點儀尤為明顯。流速太大還會導(dǎo)致露點室壓力降低而流速的改變又將影響體系的熱平衡。所以在露點測量中選擇適當(dāng)?shù)牧魉偈潜匾?，流速的選擇應(yīng)視制冷方法和露點室的結(jié)構(gòu)而定。一般的流速范圍在0.4~0.7L﹒min-1之間。為了減小傳熱的影響，可考慮在被測氣體進(jìn)入露點室之前進(jìn)行預(yù)冷處理。
　　
　　2.在露點測量中鏡面降溫速度的控制是一個重要問題，對于自動光電露點儀是由設(shè)計決定的，而對于手控制冷量的露點儀則是操作中的問題。因為冷源的冷卻點、測溫點和鏡面間的熱傳導(dǎo)有一個過程并存在一定的溫度梯度。所以熱慣性將影響結(jié)露(霜)的過程和速度，給測量結(jié)果帶來誤差。這種情況又隨使用的測溫元件不同而異，例如由于結(jié)構(gòu)關(guān)系，鉑電阻感溫元件的測量點與鏡面之間的溫度梯度比較大，熱傳導(dǎo)速度也比較慢，從而使測溫和結(jié)露不能同步進(jìn)行。而且導(dǎo)致露層的厚度無法控制。這對目視檢露來說將產(chǎn)生負(fù)誤差。
　　
　　3.另一個問題是降溫速度太快可能造成“過冷”。我們知道，在一定條件下，水汽達(dá)到飽和狀態(tài)時，液相仍然不出現(xiàn)，或者水在零度以下時仍不結(jié)冰，這種現(xiàn)象稱為過飽和或“過冷”。對于結(jié)露(或霜)過程來說，這種現(xiàn)象往往是由于被測氣體和鏡面非常干凈，乃至缺少足夠數(shù)量的凝結(jié)核心而引起的。Suomi在實驗中發(fā)現(xiàn)，如果一個高度拋光的鏡面并且其干凈程度合乎化學(xué)要求，則露的形成溫度要比真實的露點溫度低幾度。過冷現(xiàn)象是短暫的，共時間長短和露點或霜點溫度有關(guān)。這種現(xiàn)象可以通過顯微鏡觀察出來。解決的辦法之一是重復(fù)加熱和冷卻鏡面的操作，直到這種現(xiàn)象消除為止。另一個解決辦法是直接利用過冷水的水汽壓數(shù)據(jù)。并且這樣作恰恰與氣象系統(tǒng)低于零度時的相對濕度定義相吻合。