1分钟了解高精度专业手持式露点仪

互推小编 2023-12-26

在冬季，我们擦窗户的时候会看到窗户玻璃往往是蒙蒙的模糊一片，如果屋子里开了除湿器，屋子外头温度不变，你会发现窗玻璃上雾蒙蒙的水珠不见了，又能透过玻璃看到外面了。不过如果温度继续往下降，家里空气尽管很干了，玻璃上又会出现一层露水。这就说明啊，玻璃上出现露珠是与玻璃所在的环境气氛的含水量有关。根据这一现象，1955年，C.L.Cutting和A.C.Jones的论文，每一个出现露点的温度(我们称之为露点温度)对应环境空气的一个含水量值。

同理，我国南方地区冬季夜间地面的最低气温为-5~-7°C左右时，此时空气中的水蒸气已达到饱和而结成了霜花或凝结成雨凇等白色结晶物，其附着于地表物体表面上形成白霜现象时的气温即为该地的"露点"。 "露点"（dewpoint）是表示某地地面辐射冷却至某一程度时所能保持的最大低温值。

专业小问号？

那么，日常生活与生产中的露点如何测量？一般使用的测量工具及其原理是什么，作用有哪些，它们是如何赋能专业人士以及相关领域的？我们又该如何选择测量仪器？

CEM“秒懂”小知识

l 什么是露点？

露点是空气必须冷却到水蒸气才能凝结成露水或霜的温度。在任何温度下，空气都可以容纳最大量的水蒸气，这个最大量称为水蒸气饱和压力，添加更多的水蒸气会导致冷凝。

露点可以简单地理解为使气体中水蒸汽含量达到饱和状态的温度，是表示气体绝对湿度的方式之一。由此可见，露点温度是度量气体水份含量的一种单位制。露点分析仪就是基于这种单位制而测量气体中绝对水份含量的仪器。

l 露点仪

露点仪是能直接测出露点温度的仪器。使一个镜面处在样品空气中降温，直到镜面上隐现露滴（或冰晶）的瞬间，测出镜面平均温度，即为露（霜）点温度。它测试精度高，但需光洁度很高的镜面，精度很高的温控系统，以及灵敏度很高的露滴（冰晶）的光学探测系统。使用时必须使吸入样本空气的管道保持清洁，否则管道内的杂质将吸收或放出水分造成测量误差。

l 工作原理

通过将空气中的湿度与温度信息进行计算，得出露点温度。传感器通常采用薄膜电容或半导体技术，精确测量空气中的水蒸气压、温度等参数，并利用内置算法计算出露点温度。

l 影响因素

主要包括制冷方式，露点温度测量方式，结露的检测方法及镜面温度控制技术等。

1) 制冷方式主要有：机械制冷法、压缩空气制冷法、液化气体或干冰制冷法及热电制冷法等。

其中，热电制冷相对容易且精确的控制方式，与其它方法相比有更多的优点，是露点仪的发展方向。

2) 露点温度的测量方法包括热电偶、热敏电阻和引脚电阻感温元件。

热敏电阻的性能与热电偶相似，灵敏度高，但长期使用稳定性差。铀电阻感温元件线性范围宽、精度高、稳定性好、输出信号强、易于数显，所有高精度露点计都使用引脚电阻作为感温元件。

3) 露点凝结的检测方法主要有：目视观察法，光电检测法和压电检测法。

在露点仪使用者需要获得优于±℃的准确度时，露点仪的使用者釆用精度较高的光电测量法，但它存在响应速度慢，易出现滞后现象及露点光学测量灵敏度的调节等问题。压电检测法的优点在于，通过压力检测可以判断过冷现象。

l 测量方法

1) 冷凝法：采用冷凝物质（通常是镜面）来降低气体温度，当气体冷却至饱和状态时，通过测量冷凝物质的温度，即可得到露点温度。

2) 电容法：利用物质的电容特性与湿度之间的关系，通过测量电容变化来确定露点温度。

3) 电阻法：利用湿度对电阻值的影响，通过测量电阻变化来确定露点温度。

4) 导热法：通过将气体与一个导热体接触，测量导热体与环境的温差，从而推导出气体的露点温度。

l 露点仪分类

1) 冷镜式露点仪

直接显示露点。镜面制冷的方法有：半导体制冷、液氮制冷和高压空气制冷。镜面式露点仪采用的是直接测量方法，在保证检露准确、镜面制冷高效率和精密测量结露温度前提下，该种露点仪可作为标准露点仪使用。目前国际上精度高达±0.1℃(露点温度)，一般精度可达到±0.5℃以内。

2) 电传感器式露点仪

采用亲水性材料或憎水性材料作为介质，构成电容或电阻，在含水份的气体流经后，介电常数或电导率发生相应变化，测出当时的电容值或电阻值，就能知道当时的气体水份含量。建立在露点单位制上设计的该类传感器，构成了电传感器式露点分析仪。目前国际上精度高达±1.0℃(露点温度)，一般精度可达到±3℃以内。

3) 电解法露点仪

利用五氧化二磷等材料吸湿后分解成极性分子，从而在电极上积累电荷的特性，设计出建立在绝对含湿量单位制上的电解法微水份仪。目前国际上精度高达±1.0℃(露点温度)，一般精度可达到±3℃以内。

4) 晶体振荡式露点仪

利用晶体沾湿后振荡频率改变的特性，可以设计晶体振荡式露点仪。这是一项较新的技术，目前尚处于不十分成熟的阶段。国外有相关产品，但精度较差且成本很高。

5) 红外露点仪

利用气体中的水份对红外光谱吸收的特性，可以设计红外式露点仪。目前该仪器很难测到低露点，主要是红外探测器的峰值探测率还不能达到微量水吸收的量级，还有气体中其他成份含量对红外光谱吸收的干扰。但这是一项很新的技术，对于环境气体水份含量的非接触式在线监测具有重要的意义。

6) 半导体传感器露点仪

每个水分子都具有其自然振动频率，当它进入半导体晶格的空隙时，就和受到充电激励的晶格产生共振，其共振频率与水的摩尔数成正比。水分子的共振能使半导体结放出自由电子，从而使晶格的导电率增大，阻抗减小。利用这一特性设计的半导体露点仪可测到-100℃露点的微量水份。

7) 阻容法露点仪

其原理是利用一个高纯铝棒，表面氧化成一层超薄的氧化铝薄膜，其外镀一层多空的网状金膜，金膜与铝棒之间形成电容，由于氧化铝薄膜的吸水特性，导致电容值随氧气水分的多少而改变，测量该电容值即可得到氧气的湿度。该方法的主要优点是测量量程可更低，甚至达-100℃，另一突出优点是响应速度非常快，从干到湿响应一分钟可达90%，因而多用于现场和快速测量场合。

l 环境参数

露点仪的测量精度和准确度与环境参数息息相关，其中最主要的参数包括以下几个：

1. 温度

温度是影响空气中水分含量的重要因素，不同的温度下空气的饱和水汽压力也不同。因此，在进行露点温度的测量时，需要保持恒定的温度条件。同时，在保证测量稳定性的前提下，温度越低，测量结果的精度越高。

2. 湿度

湿度是空气中水分含量的重要指标，它代表了空气中所含水分的百分比。当空气中的水分达到饱和状态时，湿度就达到了100%。在进行露点温度的测量时，湿度是必须要控制的参数之一。

3. 气压

气压是影响水分状态的重要参数之一。在不同的气压下，水分的饱和水汽压力也会有所不同。因此，在进行露点温度的测量时，需要保持恒定的气压条件。

以上三个参数的变化都会影响空气中的水分含量，从而直接影响到露点温度的测量结果和精度。因此，在进行露点仪测量时，需要尽可能保持环境参数的稳定性和一致性，以保障测量结果的精准性和可靠性。

l 仪器选择

在选择露点仪时，不但要考虑到性能和价格，还应该考虑到仪器使用的场合和所测气体的种类及腐蚀性等。总体原则如下：

1）国家级湿度基准：考虑到要求测量准确度高，氧气理想，一般应选用冷镜式露点仪。

2）企业基准或实验室分析：如果测量准确度要求较高，可选用冷镜法仪器。

3）现场检测：如果测量准确度要求较高，可选用冷镜法仪器（同上）。

4）连续在线监测：如果精度要求不太高，可选用阻容法仪器。

5）天然气防爆测量：在石化和天然气行业，我们都要求防爆处理，所以需要有特定本安防爆的露点仪。

6）气体空分行业露点测量：我们知道空分行业，一般要求水分含量很低，露点在-70℃以下（1ppm级别），原理上来说冷镜式露点仪、电解法露点仪、薄膜露点仪都没法对低于-80℃的气体进行测量，所以还是选择电容法原理的露点仪比较合适。

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l 产品概述

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l 产品配置