湿度的一种测量方法

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1、2010年第5期《福建师范大学福清分校学报》总第101期JOURNALOFFUQINGBRANCHOFFUJIANNORMALUNIVERSITYSumNo．101湿度的一种测量方法吴桔生，吴瑞坤，张荣刚，何华(福建师范大学福清分校电子与信息工程系，福建福清350300)摘要：本文对传统的干湿球湿度计进行了分析，介绍一种根据它的原理。采用鼓泡方式的数学式湿度计，避免通风速度、水质和纱布的影响，得到稳定的测量结果。关键词：湿度测量；鼓泡法；微处理器中图分类号：TH765．5l文献标志码：B文章编号：1008—3421(2010)05-0042-

2、041．引言随着科学技术的进步，人们对电子产品的需求越来越大，几乎所有的电子产品都离不开线路板。在线路板加工生产过程中需要可靠控制生产环境的温湿度，才能保证产品的质量。一般是在车间的墙上挂一个酒精温度计测量温度，挂一个毛发湿度计或干湿球湿度计进行湿度测量。对于温度控制，夏天开空调降温，冬天用电炉取暖。但是相对湿度测量一直以来都是个难题，因为湿度信息的传递必须靠水对感湿元件直接接触来完成，感湿元件暴露在待测环境中易于腐蚀和老化，丧失其原有的性能。目前大致有两种方法：一是使用湿度传感器，二是使用干湿球方法。湿度传感器是利用湿敏元件的电阻值、电容值

3、随环境湿度的变化而按一定规律变化的特性进行湿度测量。主要有氯化铝、氯化锂等湿敏元件，优点是灵敏度高，缺点是稳定性差受环境污染影响测量结果。干湿球测湿法虽然是l8世纪就发明的测湿方法，但仍然是非常好的测量方法。由于影响干湿球测湿法测量结果的因素也很多，如大气压强、干湿表系数A值、水质和纱布等等，特别是通风速度对A值的影响很大，流速太小湿球水分蒸发不充分，出现的误差较大，风速太大造成湿球水分蒸发过程太快不便测量。尽管人们对测试的方法作了很多的改进，但还有很多不足之处。我们采用干湿球测湿法原理结合鼓泡方式测量湿度可得到较好的结果。2．干湿球温度计法

4、测湿原理传统的干湿球测湿法是采用间接测量方法，通常由两只规格相同的温度计组成，一只为干球温度计，显示当前空气的温度，另一只用湿纱布包裹，并用蒸馏水保持湿润，作为湿球温度计。当未饱和湿空气流过暴露在空气中的湿纱布表面时，纱布上的水份就会不断蒸发，吸取汽化热，使湿球温度下降，同时周边的热量也会传导到湿球上，达到热平衡。气体湿度越低时，水份蒸发越快，湿球温度也越低，利用干湿球温度差就可得到空气的相对湿度值。相对湿度：‘p=旦×lo0％(1)这里P为湿空气中水蒸气压力，单位为Pa；P曲为同温度下饱和湿空气的水蒸气压力，单位为Pa。Coff~1965年

5、给出的计算水平面上饱和湿空气的水蒸气压力，虽然非常精确但因为表达式过于复收稿日期：2010-06—15作者简介：昊桔生(1955一)，男，福建福清人，高级工程师(教授级)，研究方向自动化控制。基金项目：福建省教育厅资助项目(JA08052)。第5期吴桔生，吴瑞坤，张荣刚，何华：湿度的一种测量方法43杂，计算较为困难。Tetens公式相对简单、精确度也较高，其表达式如下：P~=610．6×exp()(2)根据泰登(Tetens)公式计算的曲线如图，它是温度的函数。120000口0D∞R0000~蛔≤m。*犀粤瑚D口a02D加∞邮1∞摄甓温度(o

6、c)3．鼓泡方式结构针对干湿球测湿法的不足之处，我们分析丝印车间对温湿度控制的要求首要是可靠，其次是精确。目前由于湿敏元件还有许多缺陷，于是我们采用干湿球测湿法原理进行温湿度的测量和控制。利用电子集成温度传感器，得到较高精度的温度和温差值，利用鼓泡方式避免通风速度、水质和纱布的影响。如图2：1一微型气泵；2一恒压罐进气管；3一恒压罐出气管；4一恒压罐配重；5一恒压罐放气孔；6一恒压罐；7一千球温度传感器；8一变压器油；9一塑料储油罐；10一蒸发罐外壳；l1一蒸发罐隔热层；12一蒸发罐内胆；13一蒸发罐放气管；14一湿球温度传感器；15一进气管

7、；16一出水管；17一储水瓶。控制微型气泵直流电压，使进入恒压罐的空气比出气的量大一点或接近，当充入的空气多，恒压罐就浮起来，当变压器油面降到恒压罐放气孔时，多余的空气就放掉。恒压罐出气管与蒸发罐放气管相连，蒸发罐放气管的端部是封实，在这PVC塑料管上，用O．3毫米的钻头钻许多小洞做为排气孔，气泡可以从小洞中溢出，因为气泡很小上升的速度不是很快，与水的接触面积较大，水的蒸发就很充分，带走的汽化热就很稳定，当蒸发罐的液面下降到进气管以下，空气就从进气管进到储水瓶，于是水就从出水管流出补充蒸发掉的水分，因为蒸发罐的隔热层较厚，进来的热量不多因此蒸

8、发罐的温度可以下降的比较多，测量的精度较高。根据传热与能量守恒原理，在测湿过程中，空气对蒸发罐传热量Q1与蒸发罐内鼓泡水分蒸发所耗散的热量Q2之间存在平衡关系，即：