自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)課件(第九章)

1、 9 成分分析儀表 成分分析表是對(duì)物質(zhì)的成分及性質(zhì)進(jìn)行分析和測(cè)量的儀表，可以檢定、測(cè)量物質(zhì)的組成和特性，并可以用來(lái)研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。 。使用成分分析儀表可以了解生產(chǎn)過(guò)程中的原料，中間產(chǎn)品及最終產(chǎn)品的性質(zhì)及其含量，配其他有關(guān)參數(shù)的測(cè)量，更易與使生產(chǎn)過(guò)程達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低材料消耗和能源消耗的目的。成分分析儀表在保證生產(chǎn)安全和防止環(huán)境污染方面更有其重要的作用。9.1 成分分析方法及分析系統(tǒng)的構(gòu)成9.1.1 成分分析方法及分類 成分分析的方法有兩種類型，一種是定期取樣，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)室分析方法；另一種是利用可以連續(xù)測(cè)定被測(cè)物質(zhì)的含量或性質(zhì)的自動(dòng)分析儀表。 成分分析所用的儀器和儀表基于多種測(cè)量原理：

2、在進(jìn)行分析測(cè)量時(shí)，需要根據(jù)被測(cè)物質(zhì)的物理或化學(xué)性質(zhì)，來(lái)選擇適當(dāng)?shù)氖侄魏蛢x表.成分分析儀表分類 按測(cè)量對(duì)象分為：1 氣體成分分析儀表 分析氣體混合物中某一組分含量2 液體成分分析儀表 液體濃度、溶液中離子濃度3 酸堿度分析儀 測(cè)定溶液酸堿度4 密度計(jì) 測(cè)氣體及混合物、液體和固體密度5 濕度計(jì) 測(cè)液體、氣體及固體中水分含量6 粘度計(jì) 測(cè)各種分氣體及液體粘度塵量計(jì)、煙量計(jì)、霧量計(jì) 分析氣體中含有各種液體及固體顆粒8 石油產(chǎn)品成分及特性測(cè)定儀 閃點(diǎn)、干點(diǎn)、辛烷值等9 金屬分析儀 碳硫含量測(cè)定儀、金屬中氣體分析儀 按原理分類(1)電化學(xué)式，如電導(dǎo) 電位式 電解式 酸度計(jì) 離子濃度計(jì)等;(2)熱學(xué)式，如熱

3、導(dǎo)式 熱譜式 熱化學(xué)式等;(3)磁學(xué)式，如磁式氧分析器 核磁共振分析儀等;(4)射線式，如X射線分析儀 射線分析儀器 同位素分析儀 微 波分析儀等;(5)光學(xué)式，如紅外 紫外等吸收式光學(xué)分析儀,光散射 光干涉式光學(xué)分析儀等;(6)電子光學(xué)式和離子光學(xué)式，如電子探針 離子探針 質(zhì)譜儀等;(7)色譜式，如氣相色譜儀 半導(dǎo)體氣敏傳感器等. (8)物性測(cè)量?jī)x表，如水分計(jì) 粘度計(jì) 密度計(jì) 濕度計(jì) 塵量計(jì)等;(9)其他，如晶體振蕩式分析儀 半導(dǎo)體氣敏傳感器等. 9.1.2自動(dòng)分析系統(tǒng)的構(gòu)成自動(dòng)分析儀表通常是與式樣預(yù)處理系統(tǒng)組成一個(gè)分析測(cè)量系統(tǒng),以保證其良好的環(huán)境適應(yīng)性和高的可靠性,以使分析儀表的示值能代表

4、被監(jiān)測(cè)的成分。較大型工業(yè)分析儀表測(cè)量系統(tǒng)的基本組成如圖9-1 圖中，自動(dòng)取樣裝置的作用是從生產(chǎn)設(shè)備中自動(dòng)、快速地提取分析樣品；預(yù)處理系統(tǒng)可以采用諸如冷卻、加熱、氣化、減壓、過(guò)濾等方式對(duì)采集的分析樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，為分析儀表提供符合技術(shù)要求的式樣。取樣和試樣的設(shè)備必須注意避免液體式樣的分餾作用或氣體式樣中某些組分被吸附的情況，以保證測(cè)量的可靠性。 檢測(cè)器是分析儀表的核心，不同原理的檢測(cè)器可以把被測(cè)組分的信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出；信息處理系統(tǒng)用于進(jìn)行微弱信號(hào)的放大、轉(zhuǎn)換、運(yùn)算、補(bǔ)償?shù)忍幚?；顯示儀表可以用模擬、數(shù)字或屏幕圖文顯示等方式給出測(cè)量分析結(jié)果。 整機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)用于控制各個(gè)部分的協(xié)調(diào)工作，使取

5、樣、處理和分析的全過(guò)程可以自動(dòng)連續(xù)地進(jìn)行。 有些分析用傳感器則不需要取樣和預(yù)處理環(huán)節(jié)，而是之間放于被測(cè)式樣中。 熱導(dǎo)式氣體分析器是使用最早的一種物理式氣體分析器，它是利用不同氣體導(dǎo)熱特性不同的原理進(jìn)行分析的。常用于分析混合氣體中 、 、 、 等組分的百分含量。這類儀表具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、體積小等優(yōu)點(diǎn)，是生產(chǎn)過(guò)程中使用較多的儀表之一。 9.2 幾種工業(yè)用成分分析儀表一 熱導(dǎo)式氣體分析器 各種氣體都具有一定的導(dǎo)熱能力，但是程度有所不同，即各有不同的導(dǎo)熱系數(shù)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，其體中氫和氦的導(dǎo)熱能力最強(qiáng)，而二氧化碳和二氧化硫的導(dǎo)熱能力較弱。氣體的導(dǎo)熱率還與氣體的溫度有關(guān)，表9-1列出在 0時(shí)以空氣熱導(dǎo)

6、率為基準(zhǔn)的幾種氣體的相對(duì)導(dǎo)熱率。 氣體在0時(shí)的熱導(dǎo)率和相對(duì)熱導(dǎo)率相對(duì)導(dǎo)熱率氣體名稱相對(duì)導(dǎo)熱率氣體名稱空氣1.000一氧化碳0.964氫7.130二氧化碳0.614氧1.015二氧化硫0.344氮0.998氨0.897氦5.91甲烷1.318硫化氫0.538乙烷0.807相對(duì)導(dǎo)熱率（9-1） 混合氣體的導(dǎo)熱率可以近似的認(rèn)為是個(gè)組分導(dǎo)熱率的算術(shù)平均值，即 式中 為混合氣體的總熱導(dǎo)率； ， ，. 為混合氣體中各組分的熱導(dǎo)率；為混合氣體中第i組分的熱導(dǎo)率； ， ,. 為混合氣體中各組分的體積百分含量； 為混合氣體中第i組分的體積百分含量。如果被測(cè)組分的熱導(dǎo)率為 ，其余組分為背景組分，并假定它們的熱導(dǎo)率

7、近似等于 。又由于（9-2） 即有 （9-3） 在 , 已知的情況下，測(cè)得混合氣體的總導(dǎo)熱率 ，就可以確定被測(cè)組分的體積百分含量。 將它們代入（9-1）式后可得： 熱導(dǎo)式氣體分析儀工作條件 根據(jù)前面分析可知熱導(dǎo)式氣體分析儀應(yīng)滿足下列條件： 1） 混合氣體中背景組分的導(dǎo)熱率必須近似相等； 2）被測(cè)組分的導(dǎo)熱率與背景組分的導(dǎo)熱率有明顯差別。對(duì)于不能滿足這個(gè)條件的多組分組合氣體，可以采取預(yù)處理的方法:。如分析煙道氣體中的 含量，已知煙道氣體的組分有 及水蒸氣等。其中、 導(dǎo)熱率相差太大，應(yīng)在預(yù)處理時(shí)除去。剩余的 背景氣體熱導(dǎo)率相近，并與被測(cè)氣體的熱導(dǎo)率有 著顯著差別，所以可用熱導(dǎo)法進(jìn)行測(cè)量。 熱導(dǎo)式氣

8、體分析儀是要通過(guò)混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量來(lái)分析待測(cè)組分的含量。直接測(cè)氣體導(dǎo)熱系數(shù)來(lái)確定氣體成分比較困難，通常采用把導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量轉(zhuǎn)換成電阻的測(cè)量，而電阻的變化是很容易測(cè)得的。 常用熱導(dǎo)池 熱導(dǎo)池?zé)釋?dǎo)式分析器的核心是測(cè)量室，稱為熱導(dǎo)池，如圖9-2所示。熱導(dǎo)池是用導(dǎo)熱良好的金屬制成的長(zhǎng)圓柱形小室，室內(nèi)裝有一根細(xì)的鉑或鎢電阻絲，電阻絲與腔體有良好的絕緣。電源供給熱絲恒定電流，使之維持一定的溫度 ，高于室壁溫度 ，被測(cè)氣體由小室下部引入，從小室上部排出，熱絲的熱量通過(guò)混合氣體向室壁傳遞。熱導(dǎo)池一般放在恒溫裝置中，故室壁溫度恒定，熱絲的熱平衡溫度將隨被測(cè)氣體的導(dǎo)熱率變化而改變。熱絲溫度的變化使其電阻值亦

9、發(fā)生變化，通過(guò)電阻的變化可得知?dú)怏w組分的變化， 熱導(dǎo)池有不同的結(jié)構(gòu)形式，圖9-3所示為目前常用的對(duì)流擴(kuò)散式結(jié)構(gòu)形式。氣樣是由主氣路擴(kuò)散到氣室中，然后由支氣路排出，這種結(jié)構(gòu)可以使氣流具有一定速度，并且氣體不產(chǎn)生倒流。 熱導(dǎo)式分析儀表通常采用橋式測(cè)量電路，如圖9-4所示。橋路四臂接入四個(gè)氣室的熱絲電阻，測(cè)量室橋臂為 ，參比室橋臂為 。四個(gè)氣室的結(jié)構(gòu)參數(shù)相同，并安裝在同一塊金屬體上，以保證各氣室的壁溫一致，參比室封有被測(cè)氣體下限濃度的氣樣。當(dāng)從測(cè)量室通過(guò)的被測(cè)氣體組分百分含量與參比室中的氣樣濃度相等時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)。當(dāng)被測(cè)組分發(fā)生變化時(shí)， 將發(fā)生變化，使電橋失去平衡，其輸出信號(hào)的變化值就代表了被

10、測(cè)組分含量的變化。熱導(dǎo)式分析儀表最常用于鍋爐煙氣分析和氫純度分析，也常用作色譜分析儀的檢測(cè)器。在線使用這種分析儀表時(shí)，要有采樣及預(yù)處理裝置。 紅外線氣體分析器屬于光學(xué)分析儀表中的一種。它是利用不同氣體對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外線具有選擇性吸收的特性來(lái)進(jìn)行分析的。這類儀表的特點(diǎn)是測(cè)量范圍寬；靈敏度高，能分析的氣體體積分?jǐn)?shù)可到 ；反映速度快、選擇性好。紅外線氣體分析器常用于連續(xù)分析混合氣體中 等氣體的濃度。 二 紅外線氣體分析器 大部分有機(jī)或無(wú)機(jī)氣體在紅外波段內(nèi)有其特征的吸收峰，即對(duì)紅外線吸收有選擇性：只吸收某一波長(zhǎng)或幾個(gè)波長(zhǎng)范圍的紅外輻射，對(duì)雙原子分子、惰性氣體沒(méi)有吸收能力（O2、 N2 、Cl2 、H2

11、 、Ar、 He、 Ne ）。 圖9-5所示為一些氣體的吸收光譜，紅外線氣體分析器主要利用225m之間的一段紅外光譜。 co 2.67 4.65 4.65處能力最強(qiáng) co2 2.78 4.26 CH4 3.3 7.65 紅外線氣體分析器一般由紅外輻射源、測(cè)量氣樣室、紅外探測(cè)裝置等組成。從紅外光源發(fā)出強(qiáng)度為 的平行紅外線，被測(cè)組分選擇吸收其特征波長(zhǎng)的輻射能，紅外線強(qiáng)度將減弱為 。紅外線通過(guò)吸收物質(zhì)前后強(qiáng)度的變化與被測(cè)組分濃度的關(guān)系服從朗伯貝爾定律： （9-4）式中K為被測(cè)組分吸收系數(shù)；C為被測(cè)組分濃度；L 為光線通過(guò)被測(cè)組分的吸收層厚度。 非色散型儀表中，由紅外輻射源發(fā)出來(lái)連續(xù)紅外線光譜，包括被

12、測(cè)氣體特征吸收峰波長(zhǎng)的紅外線在內(nèi)。被分析氣體連續(xù)通過(guò)測(cè)量氣樣室，被測(cè)組分將選擇性地吸收其特征波長(zhǎng)紅外線的輻射能，使從氣樣室透過(guò)的紅外線強(qiáng)度減弱。 當(dāng)入射紅外線強(qiáng)度和氣室結(jié)構(gòu)等參數(shù)確定后，測(cè)量紅外線的透過(guò)強(qiáng)度就可以確定被測(cè)組分濃度的大小。 工業(yè)用紅外線氣體分析器有非色散（非分光）型和色散（分光）型兩種型式。 色散型儀表采用單色光的測(cè)量方式。圖9-6所示為一種時(shí)間雙光路紅外線氣體分析器的組成框圖。其測(cè)量原理是利用兩個(gè)固定波長(zhǎng)的紅外線通過(guò)氣樣室，被測(cè)組分選擇性地吸收其中一個(gè)波長(zhǎng)的輻射，而不吸收另一波長(zhǎng)的輻射。對(duì)兩個(gè)波長(zhǎng)輻射能的透過(guò)比進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，就可以得知被測(cè)組分的濃度。這類儀表使用的波長(zhǎng)可在規(guī)定的

13、范圍內(nèi)選擇，可以定量地測(cè)量具有紅外吸收作用的各種氣體。 圖9-6中的分析其組成由預(yù)處理器、分析箱和電器箱三個(gè)部分。 分析箱內(nèi)有光源、切光盤(pán)、氣室、光檢測(cè)器及前置放大電路等。在切光盤(pán)上裝有四組干涉濾光片，其透射波長(zhǎng)與被分析氣體的特征吸收峰波長(zhǎng)相同；交叉安裝的另兩組為參比濾光片，其透射波長(zhǎng)則是不被任何分析氣體吸收的波長(zhǎng)。切光盤(pán)上還有與參比濾光片位置相對(duì)應(yīng)的同步窗口，同步燈通過(guò)同步窗口使光敏管接受信號(hào)，以區(qū)別是哪一個(gè)窗口對(duì)準(zhǔn)氣室。 氣室有兩個(gè)，紅外光先射入一個(gè)參比氣室，它是作為濾波氣室，室內(nèi)封閉著與被測(cè)氣體有重疊吸收峰的干擾成分；工作氣室即測(cè)量氣室則有被測(cè)氣體連續(xù)地流過(guò)。由光源發(fā)出的紅外輻射光在切光

14、盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)被調(diào)制，形成了交替變化的雙光路，使兩種波長(zhǎng)的紅外光線輪流地通過(guò)參比氣室和測(cè)量氣室，半導(dǎo)體銻化銦光監(jiān)測(cè)器接受紅外輻射并轉(zhuǎn)換出與兩種紅外光強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的參比信號(hào)與測(cè)量信號(hào)。 當(dāng)測(cè)量氣室中不存在被測(cè)組分時(shí)，光檢測(cè)器接收到的是未被吸收的紅外光，測(cè)量信號(hào)與參比信號(hào)相等，二者之差為零。當(dāng)測(cè)量氣室中存在測(cè)量組分時(shí)，測(cè)量光束的能量被吸收，光檢測(cè)器接收到的測(cè)量信號(hào)將小于參比信號(hào)，二者的差值與被測(cè)組分的濃度成正比。 這種儀表采用時(shí)間雙光路系統(tǒng)具有更高的選擇性和穩(wěn)定性，還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、耐振、可靠性高和對(duì)樣氣的預(yù)處理要求低等優(yōu)點(diǎn)，如果加入溫度補(bǔ)償，可以進(jìn)一步提高儀表精度。氧化鋯分析器屬于電化學(xué)分析方法，

15、這種分析器的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)快、測(cè)量范圍寬（從 到百分含量），而且不需要復(fù)雜的采樣和預(yù)處理系統(tǒng)，它的探頭可以直接插入煙道中連續(xù)地分析煙氣中的氧含量。 三 氧化鋯氧分析器氧化鋯分析器的基本工作原理基于氧濃差電池。氧化鋯（ ）是一種陶瓷固體電解質(zhì)，在高溫下有良好的離子導(dǎo)電特性。在純氧化鋯中摻入低價(jià)氧化物如氧化鈣（ ）及氧化釔（ ）等，在高溫焙燒后形成穩(wěn)定的固熔體，由于 和 置換了 的位置，形成了氧離子空穴。在高溫時(shí)，空穴型氧化鋯成為良好的氧離子導(dǎo)體，在氧化鋯陶瓷體的兩側(cè)燒結(jié)一層多孔鉑電極，就構(gòu)成氧濃差電池。當(dāng)兩側(cè)氣體的含氧量不同時(shí)，在兩電極間將產(chǎn)生電勢(shì)，此電勢(shì)與兩側(cè)氣體中的氧濃度有關(guān)

16、，稱為濃差電勢(shì)。氧濃差電池原理如圖9-7所示，濃差電池的左側(cè)為被測(cè)氣體，右側(cè)為參比氣體，參比氣體一般為空氣。當(dāng)兩側(cè)氣體的氧分壓不同時(shí)，吸附在電極上的氧分子離解得到4個(gè)電子，形成兩個(gè) ，進(jìn)入固體電解質(zhì)中，在高溫下，氧離子從高濃度向低濃度轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生電勢(shì)。 設(shè)兩側(cè)氧分壓分別為 和， 且7為堿性溶液，pH7為酸性溶液。pH值的檢測(cè)采用電位測(cè)量法。根據(jù)電化學(xué)原理，任何一種金屬插入導(dǎo)電溶液中，在金屬與溶液之間將產(chǎn)生電極電勢(shì)，此電極電勢(shì)與金屬和溶液的性質(zhì)，以及溶液的濃度和溫度有關(guān)。采用鍍有多孔鉑黑的鉑片，用其吸附氫氣，可以起到與金屬電極類似的作用。電極電位是一個(gè)相對(duì)值，一般規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電位為零，作為比較

17、標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)量pH值一般使用參比電極和測(cè)量電極以及被測(cè)溶液共同組成的測(cè)量電池。參比電極的電極電位是一個(gè)固定的常數(shù)，測(cè)量電極的電極電位則隨溶液氫離子濃度而變化。電池的電動(dòng)勢(shì)為參比電極與測(cè)量電極間電極電位的差值，其大小代表溶液中的氫離子濃度。將參比電極和工作電極插入被測(cè)溶液中，根據(jù)能斯特公式，可推導(dǎo)出原電池的電勢(shì)E與被測(cè)溶液的pH值之間的關(guān)系為： (9-11)式中為E電極電勢(shì)，V；R為氣體常數(shù)，R=8.314J/（molK）；T為熱力學(xué)溫度，K；F為法拉第常數(shù)，F(xiàn)=9.648710C/mol;pHx為被測(cè)溶液的pH值。 工業(yè)用參比電極一般為甘汞電極或銀-氯化銀電極。甘汞電極的結(jié)構(gòu)如圖9-20所示。甘汞

18、電極分為內(nèi)管和外管兩部分，內(nèi)管中分層裝有貢即水銀，糊狀的甘汞即氯化亞貢，內(nèi)管下端的棉花起支撐作用。這樣就使金屬貢插入到具有相同離子的糊狀電解質(zhì)溶液中，于是存在電極電位E。 在外管中充以飽和KCL溶液，外管下端為多孔陶瓷。將內(nèi)管插入KCL溶液中，內(nèi)外管形成一個(gè)整體。當(dāng)整個(gè)甘汞電極插入被測(cè)溶液時(shí)，電極外管中的KCL溶液將通過(guò)多孔陶瓷滲透到被測(cè)溶液中，起到離子連通的作用。 一般KCL溶液處于飽和狀態(tài)，在溫度為時(shí)，甘汞電極的電極電位為在甘汞電極工作時(shí)，由于KCL溶液不斷滲漏， 必須由注入口定時(shí)加入飽和KCL溶液。甘汞電極的電位比較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，被大量應(yīng)用。但是其電極電位受溫度影響。銀-氯化銀（Ag/

19、AgCl）電極結(jié)構(gòu)如圖9-21所示。在鉑絲上鍍銀，然后放在稀鹽酸中通電，形成氯化銀薄膜沉積在銀電極上。將電極插入飽和KCL或HCL溶液中，就成為銀-氯化銀電極。當(dāng)使用飽和KCL溶液，溫度為25時(shí)，氯化銀電極電位E00.197V 。這種電極結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性均好于甘汞電極，其工作溫度可達(dá)250 ，但是價(jià)格較貴。 玻璃電極是使用最為廣泛的測(cè)量電極。它在pH=210的溶液中有良好的線性，并能夠在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿溶液中穩(wěn)定地工作。玻璃電極的結(jié)構(gòu)如圖9-22所示。玻璃電極的下端為一個(gè)球泡，是由pH敏感玻璃膜制成，膜后約0.2mm，且可以導(dǎo)電。球內(nèi)充以pH值恒定的緩沖溶液，作為內(nèi)參比溶液。還裝有銀-氯化銀

20、電極或甘汞電極作為內(nèi)參比電極。內(nèi)參比溶液使玻璃膜與內(nèi)參比電極間有穩(wěn)定的接觸，從而把膜電位引出。玻璃電極插入被測(cè)溶液后，pH敏感玻璃膜的兩側(cè)與不同氫離子濃度的溶液接觸，通過(guò)玻璃膜可以進(jìn)行氫離子交換反應(yīng)，從而產(chǎn)生膜電位，此膜電位與被測(cè)溶液的氫離子濃度有待定的關(guān)系。 pH值測(cè)量中，以玻璃電極作為測(cè)量電極，以甘汞電極作為參比電極的測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用最多。此類測(cè)量系統(tǒng)的總電勢(shì)E為 (9-12)上式可成 (9-13) 值為pH計(jì)的靈敏度。式中 圖9-23所示為總電勢(shì)E與溶液pH值的關(guān)系。曲線表明在pH=110范圍內(nèi)，二者為線性關(guān)系，值可由曲線的斜率求出，可由縱軸上的截距求得。在pH=2處，電勢(shì)為零的點(diǎn)稱為玻璃電

21、極的零點(diǎn)，在 零點(diǎn)兩側(cè)，總電勢(shì)的極性相反。pH測(cè)量電池的總電勢(shì)還受溫度的影響，和 溫度的函數(shù)，圖9-24給出E隨溫度變化的特性曲線相 交于A點(diǎn)，A點(diǎn)稱為等電位點(diǎn)，對(duì)應(yīng)為值測(cè)量值距A越遠(yuǎn)，電勢(shì)值隨溫度的變化越大。值均是。一般地說(shuō)直接電位法也可用于其他離子濃度的測(cè)量，離子選擇電極有玻璃電極、液膜電極等形式，前者利用玻璃膜對(duì)特定離子響應(yīng)。它們的電極電位均與相應(yīng)的溶液離子濃度有特定的函數(shù)關(guān)系。目前已有用于堿金屬離子、氟離子、硝酸根離子等的選擇電極。離子選擇電極、甘汞電極和被測(cè)溶液組成測(cè)量電池，其電動(dòng)勢(shì)即可以代表離子濃度。溫度的檢測(cè) 溫度是表示空氣（或氣體）中水汽含量的物理量。一般情況下，在大氣中總喊有

22、水蒸氣，當(dāng)空氣或其他氣體與水汽混合時(shí)，可認(rèn)為他們是潮濕的，水汽含量越高，氣體越潮濕，即其濕度越大。 溫度與科研 生產(chǎn) 生活 生態(tài)環(huán)境都有著密切的關(guān)系，近年來(lái)，濕度檢測(cè)已成為電子器件 精密儀表食品工業(yè)等工程檢測(cè)和控制及各種環(huán)境檢測(cè)中廣泛使用的重要手段之一。 溫度的表示方法及濕度檢測(cè)的特點(diǎn) 溫度的表示方法 溫度可以用絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度兩種方法來(lái)表示：絕對(duì)濕度是指單位體積濕氣體中所含的水汽質(zhì)量數(shù)，以單位g/m ；相對(duì)濕度是單位體積濕氣體中所含的水汽質(zhì)量與在相同條件下飽和水汽質(zhì)量之比，用百分?jǐn)?shù)表示。相對(duì)濕度還可以用濕氣體中水汽分壓與同溫度下飽和水汽壓之比來(lái)表示。在一定的壓力下氣體中水汽達(dá)到飽和結(jié)露時(shí)的

23、溫度稱為露點(diǎn)或露點(diǎn)溫度，露點(diǎn)溫度與空氣中的飽和水汽量有固定關(guān)系，所以亦可以用露點(diǎn)來(lái)表示絕對(duì)濕度。 濕度檢測(cè)的特點(diǎn) 濕度的檢測(cè)方法很多，傳統(tǒng)的方法是露點(diǎn)法 毛發(fā)膨脹法和干濕球溫度測(cè)量法。工業(yè)過(guò)程的監(jiān)測(cè)和控制對(duì)濕敏傳感器提出如下要求：工作可靠，使用壽命長(zhǎng)；滿足要求的濕度測(cè)量范圍，有較快的響應(yīng)速度；在各種氣體環(huán)境中特性穩(wěn)定，不受塵埃 油污附著的影響；能在-30的環(huán)境溫度下使用，受溫度影響小；互換性好、制造簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用潮解性鹽類、高分子材料、多孔陶瓷等材料的吸溫特性可以制成濕敏元件，構(gòu)成各種類型的濕敏傳感器，目前已有多種濕敏傳感器得到開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。傳統(tǒng)的干濕球顯度計(jì)和露點(diǎn)計(jì)采

24、用了新技術(shù)，也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)。本節(jié)介紹幾種典型濕度計(jì)。 干濕球濕度計(jì) 干濕球濕度計(jì)的使用十分廣泛，常用于測(cè)量空氣的相對(duì)濕度。這種濕度計(jì)由兩支溫度計(jì)組成。 一只溫度計(jì)用來(lái)直接測(cè)量空氣的溫度，稱為干球濕度計(jì)。 另一只溫度計(jì)的感溫部位包有被水浸濕的棉紗吸水套，并經(jīng)常保持濕潤(rùn)，稱為濕球溫度計(jì)。 當(dāng)棉套上的水分蒸發(fā)時(shí)，會(huì)吸收濕球溫度計(jì)感溫部位的熱量，使?jié)袂驕囟扔?jì)的溫度下降。水的蒸發(fā)速度與空氣的濕度有關(guān)，相對(duì)濕度越高，蒸發(fā)越慢；反之，相對(duì)濕度越低，蒸發(fā)越快。 所以，在一定的環(huán)境溫度下，干球溫度計(jì)和濕球溫度計(jì)之間的溫度差與空氣濕度有關(guān)。當(dāng)空氣為靜止的或具有一定流速時(shí)，這種關(guān)系是單值的。測(cè)得干球溫度和濕球溫度后，就可計(jì)算求出相對(duì)濕度。一般情況下空氣中的水蒸氣不飽和，所以空氣中的水汽分壓為： (9-14) 相對(duì)濕度為 式中 為干球溫度下的飽和水汽壓； 為濕球溫度下的飽和水汽壓；p為濕空氣的總壓；A儀表常數(shù)，它與風(fēng)速和溫度傳感器的結(jié)構(gòu)因素有關(guān)。圖9-25所示為可自動(dòng)檢測(cè)的干濕球濕度計(jì)原理示意圖?？梢圆捎勉K電阻、熱敏電阻或半導(dǎo)體溫度傳感器測(cè)量干球和濕球的溫度。把與干球溫度相對(duì)應(yīng)的飽和水汽壓力值制表存儲(chǔ)于儀表內(nèi)存中，根據(jù)測(cè)得的干球和濕球的溫度即可計(jì)算求得相對(duì)濕度值，絕對(duì)濕度也可計(jì)算求得。儀表可以顯示被測(cè)氣體的溫度、相對(duì)顯度和絕對(duì)濕度。電解質(zhì)系濕敏傳感器 電解質(zhì)系濕敏傳感器的典型為氯化鋰濕敏元件。氯化