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干湿球法测量湿度影响因素分析

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发表时间:2020-04-17 17:01作者:刘巨强  广东省电子电器产品监督检验所

摘 要: 温湿度是环境的重要指标,与人类活动和工业生产有着密不可分的联系。因此, 对于温湿度的计量也变得越来越重要,文 章主要阐述一种温湿度的常用计量方法-干湿球法, 并分析影响干湿球法测量的因素。 关键词: 温度; 湿度; 干湿球; 测量

1 概述

随着产业信息化技术的发展,人类自身生活质量的追求,湿度以 及;湿度传感器的应用越来越广泛。湿度是一基本物理常数,但因其自 身的特点又受多种因素影响。正确使用湿度标准对于研制生产应用湿 敏组件、湿度传感器至关重要。下面对湿度的常用测量方法—— —干湿球 法的原理以及影响因素进行分析。

2 原理简介

干湿球法湿度测量基本原理干湿球湿度计由两支相同的温度计组 成:一支称为干球温度计,暴露在空气中,用以测量环境温度,示值用Ta 表示;另一支为湿球温度计,其温泡用湿球纱布套包裹,并与盛有纯水的 容器相连,或临时加水。由于纱布套上的水不断蒸发,水蒸发需要吸收热 量,从而使湿球的温度下降,其示值用Tw表示。它的具体换算相对湿度 公式如下:

2.1 水汽压的计算

e=Bt'-AP(Ta-TW) (1)

式中:e-监测时空气中的水汽压,hpa;

Bt'-湿球温度下的饱和水汽压,hpa;

P-监测时大气压,hpa;

A-温度计系数,依测定时风速而定,与湿球温度计头部风速有关, 风速0.2m/s以上时为0.00099,2.5m/s时为0.000677;

Ta-干球温度, ℃; Tw-湿球温度, ℃。

2.2 相对湿度的计算

F=e/E×100% (2)

式中: F-相对湿度(%);

e-空气中的水汽压,hpa;

E-干球温度条件下的饱和水汽压,hpa。

3 影响因素分析

由上面的(1)和(2)式合并后可得

由此可以看出,干湿球法中相对湿度不仅仅和干球、湿球温度有 关,还和风速有很大的关系。此外,和制作湿球的纱布、水的纯净程度以 及温度计的精度也有关系。

3.1 风速影响的研究

根据JJG205-2005 机械式温湿度计检定规程所述检定方法,对一 支干湿温度计进行检定,其中湿度发生器的风速可调。在风速为0.7m/s、 1.9m/s和3.4m/s情况下,测量20℃、60%RH温度和相对湿度。标准器采 用冷镜式精密露点仪,在置信概率为95%时,标准不确定度为1.7%RH。 测量数据如下:

由此可见,风速对相对湿度的影响是很大的。计算时依据的温度计 系数A也只是一个估计值。

3.2 湿球纱布和水纯净程度的影响

根据干湿球的测湿原理可知,湿球温度比干球温度低是因为湿球 水分的蒸发使其温度降低。但是水分的蒸发却和风速、纱布的吸水性、 水的纯净程度有关。我们可以做如下试验: 用医用纱布做湿球的吸水材料,水用蒸馏水,该只干湿温度计的编 号为1号;用普通的棉布做吸水材料,水用蒸馏水,编号为2号;用医用 纱布做湿球的吸水材料,水用普通的自来水,编号为3号;用普通的棉 布做吸水材料,水用自来水,编号为4号。将其放入标准恒温恒湿箱中。 湿度标准为精密露点仪,测量20℃、40%RH , 20℃、60%RH 温度和相对 湿度。测量数据如下:

由此可见,当纱布的吸水性能好时,换算出来的相对湿度更接近标 准值。当水更纯净时,换算出来的相对湿度更好。

3.3 温度计的精度对干湿球法测湿的影响

温度计的精度对干湿球法测湿的影响是显而易见的,干湿法本身 就是一种间接测湿度的方法,所以温度计的精度越高,那么计算时产生 的误差就越小,最后评定出的不确定度自然越小。

4 结束语

本文通过对干湿球法测试湿度原理介绍,对其计算函数进行分析, 从而确定了影响干湿球测量湿度产生不确定度的影响因素。最终运用 试验的方法进行证实。希望能够对广大使用干湿球法测量湿度的工作 者提供一定的借鉴作用。