芬蘭維薩拉公司（Vaisala）露點(diǎn)儀技術(shù)介紹及其應(yīng)用
芬蘭維薩拉公司（Vaisala）露點(diǎn)儀技術(shù)介紹及其應(yīng)用
芬蘭維薩拉公司（Vaisala）的露點(diǎn)儀由于使用DRYCAP®濕度傳感器及零點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)、增益回歸三項(xiàng)**技術(shù)，使得在低濕或/及存在腐蝕性化學(xué)物質(zhì)氣體分子的情況下準(zhǔn)確測(cè)量相對(duì)濕度，從而計(jì)算出相應(yīng)的露點(diǎn)成為現(xiàn)實(shí)，在測(cè)量高于-60℃的露點(diǎn)時(shí)其精度保證在±2℃以內(nèi)，精度稍低時(shí)，可達(dá)到-80℃露點(diǎn)。
主體詞：DRYCAP®濕度傳感器 自動(dòng)校準(zhǔn)技術(shù) 增益回歸技術(shù)
一、引言
現(xiàn)今測(cè)量露點(diǎn)普遍采用的方法有三種：冷鏡法、金屬氧化物法和聚合物法。
冷鏡法可以在很寬的測(cè)量范圍內(nèi)取得較高的精度，但由于它的光學(xué)測(cè)量原理的局限性使其極易受鏡面污染物和灰塵的影響，從而影響精度；并且不易區(qū)分霜點(diǎn)及露點(diǎn)。為克服上述缺點(diǎn)，測(cè)量系統(tǒng)往往附加許多額外設(shè)備以提供鏡面清洗、防護(hù)等功能，造成整套設(shè)備比較昂貴。冷鏡法測(cè)量方法往往用于精度要求極高且具有良好的操作、維護(hù)的條件（如實(shí)驗(yàn)室），而對(duì)于大多數(shù)在線測(cè)量，則維護(hù)成本較高。
金屬氧化物傳感器（包括AL2O3傳感器），用于工業(yè)過程控制中的低露點(diǎn)測(cè)量。此種測(cè)量法在正確使用時(shí)可以測(cè)得很低的露點(diǎn)，其缺點(diǎn)是長期穩(wěn)定性差。由于測(cè)濕敏元件本身造成的漂移，使得頻繁的標(biāo)定工作必不可少，而且傳感器不能在線標(biāo)定，大多數(shù)情況下要送到原廠標(biāo)定，且標(biāo)定成本較高。這將會(huì)影響日后的準(zhǔn)確測(cè)量、正常生產(chǎn)，增大了維護(hù)工作量。金屬氧化物傳感器在高濕或冷凝的情況下一旦受損，其功能將無法恢復(fù)。
芬蘭維薩拉公司（Vaisala）是聚合物薄膜測(cè)量傳感器的開創(chuàng)者，在濕度測(cè)量領(lǐng)域有60年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，其利用聚合物薄膜開發(fā)的專門用于測(cè)量低露點(diǎn)的傳感器DRYCAP®性能穩(wěn)定，不受凝結(jié)水和大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)的影響，并且由于使用DRYCAP®的露點(diǎn)儀采用了零點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)、增益回歸兩項(xiàng)**技術(shù)，使得露點(diǎn)儀的露點(diǎn)測(cè)量范圍寬、精度高、長期穩(wěn)定性好、性價(jià)比**。
二、技術(shù)介紹
DRYCAP®傳感器由兩部分組成：電容型聚合物薄膜測(cè)濕傳感器及電阻型測(cè)溫傳感器，測(cè)濕傳感器測(cè)量被測(cè)氣體中的水分子，從而測(cè)出相對(duì)濕度；測(cè)溫傳感器測(cè)量測(cè)濕傳感器的表面溫度；儀器內(nèi)置的微處理器從這兩個(gè)參數(shù)計(jì)算出露點(diǎn)。測(cè)濕、測(cè)溫傳感器通過金屬膜背靠背緊密靠近，這樣一方面使得測(cè)溫傳感器能夠準(zhǔn)確測(cè)得濕度傳感器所處溫度；另一方面通過金屬膜的作用大大減小了外部電場(chǎng)作用產(chǎn)生的感應(yīng)電容，從而提高了測(cè)量精度。在低濕情況下，DRYCAP®的反應(yīng)時(shí)間為40……240秒，取決于濕度變化方向和大小，測(cè)量高濕時(shí)反應(yīng)時(shí)間較短。DRYCAP®的耐溫范圍-40……+180℃，承壓范圍為0……20bar。其本身耐腐蝕性也極為突出，對(duì)于堿性和弱酸性氣體有較好的適應(yīng)。通常在低濕的情況下，相對(duì)濕度微小的誤差都會(huì)使露點(diǎn)的計(jì)算產(chǎn)生很大的偏差，例如：在室溫情況下，-40℃和-50℃的露點(diǎn)相當(dāng)于此時(shí)0．8%RH和0．3%RH的相對(duì)濕度采用相對(duì)濕度精度為±2%RH的一般薄膜濕敏傳感器要得到±2%℃的露點(diǎn)精度所能測(cè)得的*低露點(diǎn)為-9℃，應(yīng)用Vaisala的DRYCAP®傳感器及自動(dòng)校準(zhǔn)**技術(shù)，在保證±2%℃露點(diǎn)精度的同時(shí)可測(cè)得的*低露點(diǎn)為-60℃，在精度稍低的情況下可達(dá)到-80℃的露點(diǎn)，這是因?yàn)樽詣?dòng)校準(zhǔn)技術(shù)使得準(zhǔn)確的相對(duì)濕度測(cè)量成為可能。
在自校準(zhǔn)過程中，測(cè)溫電阻將DRYCAP®探頭加溫到高于環(huán)境溫度10℃后自然冷卻，在冷卻過程中儀器測(cè)量DRYCAP®實(shí)時(shí)溫度和相對(duì)濕度，從公式RH=RH0+PW/PWS中（其中RH為儀器測(cè)量值，RH0為直線在Y軸上載距，PW為此刻待測(cè)氣體中水氣分壓，假設(shè)是一定值，PWS為飽和水氣壓值，1/PWS為溫度的函數(shù)）可見由幾組不同溫度時(shí)的RH、1/PWS值可推出一擬合直線，并推出該擬合直線在Y軸上的截距RH0。即溫度無窮高時(shí)，傳感器所測(cè)相對(duì)濕度偏移開零點(diǎn)的值。
在確定RH0后，即可進(jìn)行準(zhǔn)確的RH計(jì)算，從而準(zhǔn)確計(jì)算出露點(diǎn)，當(dāng)相對(duì)濕度低于10%時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行自校準(zhǔn)功能，此時(shí)上次的輸出參數(shù)被鎖定，校準(zhǔn)后系統(tǒng)即可輸出測(cè)量值。自校準(zhǔn)功能也可以以時(shí)間間隔方式啟動(dòng)（通常為6小時(shí)）。如果在校準(zhǔn)過程中溫度或露點(diǎn)測(cè)量值不穩(wěn)定，即環(huán)境影響降溫過程或假設(shè)的PW為一常數(shù)條件不滿足，自校準(zhǔn)功能將會(huì)在設(shè)定的時(shí)間間隔后，再次執(zhí)行．依此類推，直至溫度和露點(diǎn)溫度穩(wěn)定后才輸出真實(shí)露點(diǎn)。通過優(yōu)良的DRYCAP®硬件設(shè)計(jì)及自動(dòng)校準(zhǔn)軟件使得準(zhǔn)確測(cè)量低濕露點(diǎn)得以實(shí)現(xiàn)。
由于某些化學(xué)物質(zhì)氣體分子長期聚集在濕敏元件內(nèi)部影響測(cè)量精度，為保證準(zhǔn)確測(cè)量，Vaisala公司開發(fā)出增益回歸軟件，其工作過程為在零點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)軟件執(zhí)行前執(zhí)行增益回歸功能，將DRYCAP®傳感器升溫到160℃，使其內(nèi)部聚集的化學(xué)物質(zhì)分子蒸發(fā)，從而保證了準(zhǔn)確測(cè)量，同時(shí)這一方法排除了油污聚集影響反應(yīng)時(shí)間的困擾。
DRYCAP®濕敏元件不怕冷凝水，發(fā)生冷凝時(shí)，自然風(fēng)干后可繼續(xù)正常使用．但風(fēng)干時(shí)需將儀器取出，這會(huì)影響其他工作的正常進(jìn)行。為了防止此類情況的頻繁發(fā)生，在DMT-242露點(diǎn)儀中還附有一保護(hù)功能：即當(dāng)相對(duì)濕度意外升高到80%RH以上時(shí)，測(cè)溫傳感器馬上對(duì)濕敏元件加熱，以減小局部相對(duì)濕度，從而避免飽和水汽形成。通過使用這一客戶友好功能，使得停工率大幅降低，從而提高了生產(chǎn)效率。
維薩拉露點(diǎn)儀出廠設(shè)置為-80……+20℃露點(diǎn)對(duì)應(yīng)4……20MA輸出，但客戶通過軟件修改，可使任意量程范圍內(nèi)參數(shù)（如：-60……+5℃露點(diǎn)或-75……+15℃等）對(duì)應(yīng)4……20MA輸出，從而大大方便了后級(jí)級(jí)聯(lián)控制。
所有露點(diǎn)儀使用一段時(shí)間后都會(huì)發(fā)生漂移，大多數(shù)露點(diǎn)儀是無法由客戶自己作漂移校正的，只能頻繁地送到廠家，花費(fèi)一定的財(cái)力及時(shí)間作校正。為了方便客戶使用，所有維薩拉(Vaisala)露點(diǎn)儀都能由客戶在自己能找到標(biāo)準(zhǔn)濕度源的情況下，通過Microsoft Windows 中的內(nèi)置公用軟件作漂移校正。大大節(jié)省了費(fèi)用及時(shí)間，保證了正常測(cè)量。
通過多項(xiàng)**技術(shù)的使用，確保了維薩拉公司（Vaisala)露點(diǎn)儀在各行業(yè)的長期、穩(wěn)定、**使用。
三、露點(diǎn)儀應(yīng)用領(lǐng)域
1、鋰電池生產(chǎn)車間的露點(diǎn)測(cè)量
2、空氣凈化及潔凈室
3、壓縮空氣干燥
4、電力系統(tǒng)SF6斷路器露點(diǎn)檢測(cè)
5、干燥工業(yè)
6、食品加工
7、塑料基片干燥
8、動(dòng)力氣質(zhì)量控制
9、氮?dú)馍a(chǎn)及純度維護(hù)
10、需要極干燥的環(huán)境（如手套箱、電子工業(yè)等