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。但其實毛巾其實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，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，蒸發(fā)和沉積處在平衡狀態(tài)。到達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。因為水蒸汽的分子這樣細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。

　　濕度計的歷史

　　或許是里安納度----一個在15世紀在意大利里出生的人---是個想出這一個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天砰的一側(cè)上。然后他安置一個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準。

　　現(xiàn)在科學(xué)家使用一臺稱為"psychrometer"的儀器測量相對濕度。"psychrometer"由兩個綁在一起的溫度計造成。一個溫度計的泡被用清水浸過的材料包著。開始量度相對濕度時，要把psychrometer旅轉(zhuǎn)直至被包著的溫度計維持一個穩(wěn)定的溫度,而這溫度一定比干的那個溫度計低。實際的空氣溫度被干燥的那個溫度計量度。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。科學(xué)家記錄低干的溫度計的溫度和"wet-bulbdepression",然后制成一個圖表,來計算相對濕度。這個也是干濕球濕度計的工作原理。

　　濕度計分類

　　按測量方法分類

　　*干濕球濕度計

　　*露點濕度計

　　*毛發(fā)濕度計

　　*庫倫濕度計

　　*電化學(xué)濕度計

　　*光學(xué)型濕度計

編輯本段測量原理及使用方法

　　一、溫濕度計濕度定義

　　在計量法中規(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)量來進行表示較為困難。對濕度的表示方法有濕度、相對濕度、露點、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量領(lǐng)域中的難題之一。一個看似簡單的量值，深究起來，涉及相當(dāng)復(fù)雜的物理-化學(xué)理論分析和計算，初涉者可能會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），露點法，干濕球法和電子式傳感器法。

　　① 雙壓法、雙溫法是基于熱力學(xué)P、V、T平衡原理，平衡時間較長，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，運作費時費工，主要作為標準計量之用，其測量可達±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，對環(huán)境溫度的穩(wěn)定要求較高。用起來要求等很長時間去平衡，低濕點要求更長。特別在室內(nèi)濕度和瓶內(nèi)濕度差值較大時，每次開啟都需要平衡6~8小時。

　　③ 露點法是測量濕空氣達到飽和時的溫度，是熱力學(xué)的直接結(jié)果，準確度高，測量范圍寬。計量用的精密露點儀準確度可達±0.2℃甚至更高。但用現(xiàn)代光-電原理的冷鏡式露點儀價格昂貴，常和標準濕度發(fā)生器配套使用。

　　④ 干濕球法，這是18世紀就發(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)速必需達到2.5m/s以上。普通用的干濕球溫度計將此條件簡化了，所以其準確度只有5~7%RH,干濕球也不屬于靜態(tài)法，不要簡單地認為只要提高兩支溫度計的測量就等于提高了濕度計的測量。

　　⑤電子式濕度傳感器法

　　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相當(dāng)簡單，在實際使用中，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：

　　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準濕度發(fā)生器來逐支標定，電子式濕度傳感器的準確度可以達到2%一3%RH。

　　在實際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時間一長，會產(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)廠商會標明1次標定的有效使用時間為1年或2年，到期需重新標定。

　　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

　　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，每提高-個百分點，對濕度傳感器來說就是上一個臺階，甚至是上一個檔次。因為要達到不同的，其制造成本相差很大，售價也相差甚遠。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的要求恐怕連校準傳感器的標準濕度發(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，要達到2%RH的準確度仍是很困難的。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。

　　考慮時漂和溫漂

　　在實際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時間一長，電子式濕度傳器會產(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)廠商會標明1次標定的有效使用時間為1年或2年，到期需重新標定。

　　其它注意事項

　　濕度傳感器是非密封性的，為保護測量的準確度和穩(wěn)定性，應(yīng)盡量避免在酸性、堿性及含有機溶劑的氣氛中使用。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。或者傳感器之間相互干擾，甚至無法工作。使用時應(yīng)按照技術(shù)要求提供合適的、符合要求的供電電源。

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

編輯本段溫濕度計的應(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。

編輯本段溫濕度計檢定規(guī)程

　　1 引 言

　　原毛發(fā)濕度計檢定規(guī)程（代號JJG205-80）為氣象專用儀器檢定規(guī)程，于1980年實施。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（包括毛發(fā)濕度計）用于工農(nóng)業(yè)各個領(lǐng)域，超出了氣象專用儀器的范圍；同時對儀器測量范圍、準確度、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)濕度計檢定規(guī)程已無法適用，必須進行修訂。

　　2 修訂要點

　　2.1. 關(guān)于規(guī)程名稱及適用范圍

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

　　a、 將規(guī)程的適用范圍由氣象領(lǐng)域擴展到其它各領(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，濕度計的使用場合已從氣象領(lǐng)域逐漸擴展到工業(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)濕度計擴展到其它各類機械式濕度計

　　毛發(fā)濕度計的感濕材料原為人頭發(fā)。隨著技術(shù)的進步，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，它們的工作原理與毛發(fā)濕度計類似，通常稱為機械式濕度計。目前這類儀器的數(shù)量已大大超過原毛發(fā)濕度計。

　　另外，以玻璃液體溫度計構(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，它們價格很低，使用場合和要求都與毛發(fā)濕度計相同。

　　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擴展到溫濕度計

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

　　2.2 關(guān)于計量性能要求

　　2.2.1 示值誤差

　　根據(jù)溫濕度計生產(chǎn)和使用的實際情況，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)用機械式溫濕度計的出廠指標一般都為：±5%RH、±1℃～±2℃。

　　b、工業(yè)上實際環(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)等機械式濕度計均為低檔儀器，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)實驗結(jié)果，機械式濕度計的濕滯誤差僅為1%RH。

　　2.2.3 重復(fù)性

　　定為溫度0.5℃、濕度2%RH。由實驗結(jié)果得到。

　　2.3 關(guān)于計量器具控制

　　2.3.1 標準器

　　標準器一般為精密露點儀，允許誤差為：露點±0.2℃DP，溫度±0.1℃。

　　考慮到各地氣象部門以往都用通風(fēng)干濕表作標準器，且經(jīng)濟條件不允許，因此保留采用數(shù)字通風(fēng)干濕表的選項，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)指標作了詳細規(guī)定。考慮到相對濕度檢定必須在恒定溫度下進行，箱子必須具有調(diào)溫功能。

　　標準器和配套設(shè)備的技術(shù)指標是十分關(guān)鍵的，它必須定得恰到好處，既能滿足機械式溫濕度計的檢定要求，又符合實際國情。我們在規(guī)程制定過程中，以不確定度評定結(jié)果為依據(jù)，結(jié)合目前市場所能提供設(shè)備的實際情況，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整標準器和配套設(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。

　　3.3 環(huán)境條件

　　環(huán)境溫濕度的要求主要是考慮到標準器和配套設(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行調(diào)整的內(nèi)容，因為這屬于儀器維修的范疇。

　　對儀器的濕度檢定點進行了改進，增加了30%RH～70%RH之間的檢定點，刪除了90%RH、100%RH的檢定點。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、實驗結(jié)果顯示，毛發(fā)濕度計具有非線性，在30%RH、70%RH點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度測試方法　

　　溫濕度檢定箱的均勻度和波動度指標關(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)境試驗箱的，不僅測量要求低，而且結(jié)果都是取一段時間平均值，而我們檢定時是讀取瞬時讀數(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JJF 1059 – 1999的要求，對按本規(guī)程的方法進行檢定的結(jié)果進行了不確定度評定，評定結(jié)果：溫濕度的擴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)機械式溫濕度計的實際情況，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。