芬蘭VAISALA DMP248 精密露點儀的原理與應(yīng)用
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對于露點溫度-60°C的濕度測量長期以來只依靠鏡面的方法,該方法從原理上講只要有足夠的制冷措施,就能測量任意露點溫度。這種方法的最大問題就是對氣體要求很高，任何雜質(zhì)和污染都會導(dǎo)致極大的測量誤差。因此它幾乎不能在線使用。另一個低濕度的傳感器就是氧化鋁傳感器。它最低可測到（-100°C）露點，但是這類傳感器在保護狀態(tài)下每年也會漂移±6°C……±10°C。因此就不能保證其工作的穩(wěn)定性。另外以上兩種類型儀表，校準也非常困難，這是因為它需要專門的露點發(fā)生器。由Vaisala公司發(fā)明的高分子薄膜電容具有很高的穩(wěn)定性和抗污染能力。但長期以來只能用于露點-40°C以上濕度測量，-40°C……-60°C的測量非敏感元件達不到，而是存在著很大的誤差。這主要是因為傳統(tǒng)的計算方法和校準方法的問題。
Vaisala公司針對以上問題進行了長期研究，利用在線狀態(tài)下自動修正零點偏移這一行之有效的方法，徹底地解決了低露點測量的精度問題。從而為低濕度測量提供了一種既穩(wěn)定又精密的方法。
DMP248系列精密露點儀是Vaisala公司推出的專門用于測量低濕露點點的精密儀表，它內(nèi)含在線自動修正零點偏移這一專利軟件，它的探頭是由高分子薄膜式濕敏電容和Pt100鉑電阻組成的復(fù)合敏感元件。DRYCAP和DRYCAP.J高分子濕敏電容C的變化和測量氣體的相對濕度（RH）成正比，而Pt100可直接測量氣體的溫度（T）。由此可分別計算出露點溫度（Td），體積濃度比（PPMV）。因此DMP248儀表雖然是精密露點儀，但其校準參數(shù) 仍然是相對濕度RH和溫度Ｔ。通常情況下兩點校準就可以滿足其精度了，因為相對濕度RH和濕敏電容的電參數(shù)成線性關(guān)系。這是其它類型的露點儀無法比擬的。
Vaisala公司的濕敏電容是世界上最穩(wěn)定的濕敏元件，其自動修正零點偏移軟件具有專利保護。它的DMP248系列精密露點儀擁有以上兩項技術(shù)。它低濕，穩(wěn)定性具有世界領(lǐng)先水平，該儀表既可在線使用，亦可離線使用。其精度及量程范圍特別適合開關(guān)SF6氣體、氫站H2氣體、空氣中的N2、CO2等氣體的微量水分測量。
二：DMP248測量原理
DMP248系列采用了Vaisala公司自發(fā)明的DRYCAP敏感元件，該元件是專門用在低濕環(huán)境的溫濕度測量并具有極強的抗結(jié)露能力。它包含了一個高分子濕敏薄膜電容和熱敏電阻。電容值和相對濕度（RH%）成正比。加入溫度信號后就可以由DRYCAP元件直接反映出Pw（水汽壓）或露點值了，其推導(dǎo)如下： 由溫度傳感器的Pt-100可以測出氣體的溫度值T0，根據(jù)Go-ff-Gratch和Wexler修正公式可求出溫度T下的飽和水汽壓Pws（T）：
log（Pws（T））=（C1T-C2）/（T-C3）（T＞0） （1）
或者
log（Pws（T））= C4-C5/T （T＜0） （2）
又因為：RH=Pw/Pws（T） 所以氣體的水汽壓Pw為：Pw=RH×Pws
此時由Pw求出露點溫度值Td0、Td值可以分別由（1）、（2）式求出。但在（1）、（2）中應(yīng)將Pws（T）由Pw更換，T由Td更換。對于0°C以下的低濕露點值當然也可由上述方法直接求出。但是其精度卻很難保證，因為相對濕度越接近于零，其露點精度就越隨著零點漂移量的變化而快速下降。由于其零點漂移使得誤差就越大，所以為了提高其測量精度必須在測量過程中設(shè)法減少其0%RH零點漂移。
例如：當露點為-40°C，溫度為20°C時，其相對濕度為0.55%RH０偏移量為0.2%RH時（對于一般的RH傳感器來說，這要比其技術(shù)指標好的多了），使得實際測量的RH變?yōu)?.35%了。此時計算得出的露點為-44°C，所以一個看起來較小的偏移量誤差（該誤差可由偏移或校準失誤產(chǎn)生）對于低RH值來說將產(chǎn)生一個不能接受的露點誤差。為解決這一精度問題，DMP248系列精密露點儀使用新的專利計算方法，即儀表在在線工作時自動計算偏移量變化并調(diào)整這一偏移量，這一過程可由以下公式 來表達：
RHout=RH０+Gain×Pw/Pws（T） （3）
RH０=完全干狀態(tài)下的輸出
Pw=水汽壓
Pws(T)=溫度T的飽和水汽壓
函數(shù)Pws(T)很容易求解，所以在同一水汽壓（Pw）下測量兩個溫度T值即兩個Pws(T)就可以計算出漂移量RH0值了。 （假定Pw在這一過程中保持不變）
其漂移量誤差為-0.2%RH，測量溫度范圍20°C……30°C，其露點溫度為-40°C，Gain為100%，隨著溫度的升高RH%降低，因為前響應(yīng)是線性的，此時RH０=0.2%。由讀出的數(shù)值（0.35%RH）減去這一數(shù)據(jù),就得到了正確數(shù)值為0.55%RH.由兩點測量數(shù)據(jù)劃一條直線,該直線和Y軸的交點就是RH0。
顯示DMP248探頭所安裝的DRYCAP敏感元件，DRYCAP由高分子濕敏元件和溫敏元件組成。由濕敏元件和Pt-100R的信號時，DRYCAP就可以精確地計算出水汽壓，從而可確定出低濕露 點值。在自動校準周期間，Pt-100元件首先用來加熱，然后來測量溫度。整個自動校準周期需時60……70s，當自動周期被激活時，傳感器的輸出被鎖定。
注 意：自動校準僅當DMP248使用在相對濕度低于10%RH（露點在-12°C……20°C以下）和溫度在0°C……+80°C才能有效。
三：面板說明
1、液晶顯示屏
2、功能鍵
3、電源開關(guān)（POWER）
4、電源指示燈（LED）
5、功能鎖
6、入氣口 （調(diào)節(jié)閥）
7、流量計
8、充電口
四：操作說明
1、將氣源通過四氟管接入氣體入口的快速接頭，將流量計向右旋轉(zhuǎn)90°，使其垂直于面板。
2、調(diào)節(jié)閥門，觀察浮子起動，確保有氣體輸出，流量應(yīng)控制 在0.75L/min左右(SF6流量計)或 2L/min左右(H2流量計)
3、將安全鎖置于紅點位置，打開電源（按下POWER），觀察數(shù)據(jù)顯示，LED為綠色，表示電量充足，隨著電量下降，LED指示燈逐漸變黃，LED為紅色，表示電量已不足但仍可使用1小時。
4、按▲▼鍵，可在液晶屏上分別顯示出RH、T、Td、PPmv的參數(shù)值。
5、按下POWER時，無數(shù)據(jù)顯示，或紅燈已亮，應(yīng)立即充 電。
6、充電時，紅燈亮表示電量不足，綠燈亮表示電量充足。
7、充電具有保護功能，在10小時以上可以充足。
8、電池無電時，可直接由充電器供電。
9、在使用過程中，一般在10分鐘以內(nèi)儀表即可達到穩(wěn)定，若有反應(yīng)遲鈍現(xiàn)象出現(xiàn)時，可參照第七章內(nèi)容將儀表做強迫自動校準。
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