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技术支持

高湿度环境下的湿度测量
发布时间:2019-01-18   点击次数:26次

由于高湿(相对湿度90%以上)环境接近饱和状态,这种环境下的湿度测量具有很大难度。维萨拉为解决这种苛刻条件下的应用问题开发了加热探头和传感器加热技术。加热探头技术确保了湿度测量的可靠性和精确性,甚至在潮湿的湿度传感器无法进行测量的100%相对湿度条件下也可以实现测量。

  在较高的相对湿度(90% R H以上)环境中,包括湿度传感器在内的所有物体均可能会处在气体湿度接近于饱和温度的状态。在此环境中,水蒸气压力梯度不足以有效地将传感器表面的液态水分蒸发。传感器有可能会在数分钟或者更长时间内一直保持潮湿,不能正常测量,而且有可能在环境状态不再处于饱和之后,传感器测量中断时间还会延长。假定某个环境实验箱的温度为23°C,相对湿度为90% RH,因此相应的露点温度为22.2°C。这就意味着水蒸气将会在温度等于或低于22.2°C的任何物体上凝结。在理想状态下,内置湿度传感器的测量探头在23°C达到水气蒸发凝结平衡状态。实际上,在冷凝发生之前只有0.8°C的温度差值。例如,当发生以下情况时,就会出现问题:• 试验箱被迅速从较低温度及相对湿度的环境条件调整到较高温度及相对湿度。湿度探头具有热质量,因此其温度会滞后于环境温度,继而可能会在探头上出现冷凝。• 试验箱湿度控制参数会超过设定参数,导致探头上出现饱和与冷凝水。• 探头的安装方式导致试验箱热量散失到箱体外部环境中,造成探头温度低于试验箱内部温度,如果温度低到试验箱的露点温度,就可能会出现冷凝。

  在其它高湿度应用领域中,高湿冷凝产生的愿意各不相同。例如,室外测量会受到雾、霭、雨或重露的影响;或者在高湿度条件下,当工艺压力达到峰值时,工艺气体的露点会升高到冷凝点,工艺测量就会受到干扰。问题的难点在于环境等于或接近于饱和状态时,如何获得有效的测量数据,并实现传感器大程度的正常工作。加热探头技术-工作原理带有维萨拉HUMICAP®湿度传感器的HMT337温湿度探头内置了复合湿度传感器和配有附加温度传感器,并采用了加热探头技术,因此任何时候都能测量、感知相对湿度和温度。采用复合传感器的湿度探头配有加热元件。不但传感器,包括过滤器在内的整个探头都处在加热状态下,温度均会高于环境温度几摄氏度。即便测量环境处于露点温度(100% RH)时,也能够确保水分不会在传感器上发生冷凝。复合传感器测量的露点温度是根据被测相对湿度和温度数值计算得出的,并可作为输出参数直接使用。如果参数为相对湿度或其它湿度参数输出时,变送器需要配置安装在与湿度探头相同测量环境的单独温度探头。因为相对湿度参数对温度具有很强的依赖性,探头加热会干扰相对湿度的测量,这种配置具有是必须的。相对湿度可利用露点值和来自其它温度探头的温度值计算得出。XHEAT传感器加热-工作原理X HEAT是维萨拉湿度变送器具备的另一种典型加热功能。在出厂默认情况下,XHEAT可在约30秒内将传感器快速加热到100°C,但用户能够设定加热温度和加热持续时间。与加热探头不同,XHEAT的加热是通过直接加热粘结在湿度传感器一侧上的温度传感器实现的。这种加热比加热整个探头快很多,但在传感器加热并冷却返回至工作温度之前,也会出现测量中断。这种加热冷却整个过程通常需要大约60秒,在此期间,上一次的有效测量值将被保留在变送器的输出和显示上。用户可将X H EAT设定为在特定湿度水平时自动激活启动。利用配有加热探头的XHEAT技术,可以实现大程度地避免发生冷凝。XHEAT可以看作是在湿度水平快速上升,可能导致传感器潮湿时的防御措施,它还可提高冷凝状态的恢复速度。

  维萨拉湿度测量产品中的加热探头技术和XHEAT维萨拉采用HUMICAP®传感器的HMT337温湿度变送器采用了加热探头技术。以下维萨拉湿度产品中采用了XHEAT传感器加热技术:• 维萨拉采用H U MICAP®湿度传感器的HMT330系列温湿度变送器• 维萨拉采用H U MICAP®湿度传感器的HMT310系列温湿度变送器• 维萨拉采用H U MICAP®湿度传感器的HMP155温湿度探头总之在很多应用领域中,冷凝都会造成问题。当湿度传感器上出现冷凝时,湿度测量就会受到影响。加热探头技术能够提高近饱和环境下的湿度测量性能。

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