1湿度测量方法与常见湿敏元器件
　　
　　11湿度测量方法
　　
　　111湿度的表示方法
　　
　　表征湿空气潮湿程度的物理量有湿度、相对湿度、露点等。
　　
　　湿度，即单位体积湿空气含有的水蒸汽质量，亦即通常所说的水蒸汽密度，其单位为gm3，由下式计算得出：
　　
　　s=2.169（273t）-1Psgm3式中t湿空气摄氏温度；Ps水蒸汽压力（Pa）.
　　
　　相对湿度，即水蒸汽密度（或水蒸汽压力）与同温度的饱和水蒸汽密度（或饱和水蒸汽压力）之比，以符号来表示，即
　　
　　=sbs=PsPbs（100）
　　
　　式中bs饱和水蒸汽密度（gm3）；Pbs饱和水蒸汽压力（Pa）.
　　
　　相对湿度也称湿空气的饱和度。相对湿度越大，湿空气越接近于饱和状态。
　　
　　露点，表示在压力和湿度不变的情况下，将湿空气降温至达到饱和程度时的温度。湿空气越潮湿，露点就越高；当相对湿度达到100时，这时的环境温度也就是露点。
　　
　　所以露点测湿环境温度。
　　
　　112测湿的常用方法
　　
　　测湿方法有化学方法、物理方法、非电量电测方法三大类。
　　
　　（1）化学测定法将定量湿空气通过装有定量的强吸湿性（如P2O5、CaCl2等）的容器，空气中的水分为所吸收，测定重量的变化即可得出湿空气含有的水蒸汽质量。
　　
　　（2）物理测定法它是利用某些有机物（如毛发、动物肠膜、棉丝等）因其长度或面积随相对湿度的改变而改变的特性直接测定相对湿度的。
　　
　　（3）非电量电测方法它是利用某些物质因吸湿而改变电阻、电容特性的原理进行湿度间接测定的。
　　
　　12常见湿敏元器件
　　
　　构成测湿仪器的核心部分是湿敏元件。
　　
　　湿敏元件按材料组分及其特性可分为陶瓷型、水分子亲合力型和非水分子亲合力型几个大类。
　　
　　121陶瓷型湿敏
　　
　　陶瓷型湿敏传感器的材质为金属氧化物。多孔金属氧化物吸收水分后，其电阻、电容（）等特性将随之发生变化。由这类物质制作的湿敏元件其性能比较稳定，适宜于长期连续测湿作业。但这类湿敏元件对温度比较敏感，故对环境温度有较严格的使用要求。
　　
　　122水分子亲合力型湿敏元件
　　
　　利用水分子的吸附与渗透特性制作的湿敏元件称为水分子亲合力型湿敏元件，其中比较有代表性的有以下几种：电解质湿敏元件，如氯化锂湿敏元件，其特点是不受测试环境的风速影响。主要缺点是耐热性差，测试速度比较慢。
　　
　　高分子湿敏元件，如高分子薄膜电容式湿敏元件，吸湿后电容会跟着变化，其特点是响应速度比较快。
　　
　　石英振子湿敏元件，由石英振子表面涂敷聚脂胺高分子薄膜构成。薄膜吸湿后的重量变化将引起石英振子振荡频率的变化。它的响应速度也比较快。
　　
　　碳膜式湿敏元件，以树脂涂布碳粉微粒作为电阻，吸湿后因基体体积膨胀而使碳粉密度降低，从而导致了电阻值的增大。这种湿敏元件一般适宜在040的低湿环境下使用。
　　
　　123非水分子亲合力型湿敏元件
　　
　　属于这一类湿敏元件的有微波湿敏元件、红外湿敏元件、湿敏电阻等。由这类湿敏元件制作的测湿仪价格较高，一般用于某些特殊的场合。
　　
　　2测湿仪器的选择与使用
　　
　　21测湿仪器的选择
　　
　　到目前，还没有一种测湿仪器能用于所有的测湿场合。因此，测试仪器的选用应根据应用场合来确定。具体地说，测湿仪器的选用应考虑测量范围、测量精度、响应时间、工作稳定性和维护保养的方便性。以下是仪器选用的一般性原则：（1）注意仪器的zui适使用条件在这里主要是要注意仪器的zui适使用环境温度和zui适使用环境湿度。如电容、电阻类测湿仪，仪器给出的精度系25恒温条件的标定值。
　　
　　温度变化，精度也跟着变化，两者呈非线性关系；当环境温度低于5或高于35时，测量湿度误差就会大大增加。故这类测湿仪不宜用于低温或高温环境。又如碳膜式湿敏元件，在低湿环境下稳定性比较好，故宜用于茶叶、烟草一类要求低湿仓贮环境的场合。对于中湿段稳定性较好的测湿仪器，则可用于粮食、纸张、档案、仪器一类物品的仓贮环境。
　　
　　（2）要注意测量环境对响应时间的要求这里主要是要看测湿的目的。如果是用于一般仓贮环境的监护，仪器的响应时间不必太过强调，否则由测湿仪引导的除湿机就会起动过于频繁，并会因此而导致除湿设备的提早损坏。但如果测湿仪是用于干燥作业监控这样的场合，反应必须灵敏、准确，否则就会失去监控意义。
　　
　　（3）要注意环境条件对仪器使用寿命的影响前面所说的zui适使用环境条件是对仪器的使用性能而言的。其实，仪器在不适的环境条件下使用还会降低使用寿命。目前的大多数都不适宜长期在高温低湿环境下使用，因为在高温低湿条件下传感器容易加速老化而出现迟钝、干涸现象，陶瓷型传感器更是如此。
　　
　　（4）要注意仪器对环境的特殊要求在有爆炸性危险、有腐蚀性气体侵蚀以及存在外界干扰的环境条件下，更应注意传感器与仪表的自身防护功能。
　　
　　22测湿仪器的使用
　　
　　221仪器的安装
　　
　　在常规温度和中等湿度的环境下，12温度偏差就会引起35的相对湿度误差。在同一仓库中各处温度会有一定的差别，故测湿仪安装点的选择应具有代表性。
　　
　　从防止物品潮湿变质以及防止仓库凝露角度考虑，传感器应安装在温度zui低处。
　　
　　222测湿仪测试操作
　　
　　（1）正确理解响应时间响应时间有静态和动态之分。从仪器打开电源到稳定测试值这段时间称之为静态响应时间。这个时间仪器说明书没有给出，它与环境温湿度有关，但更主要的是决定于传感器的材料持性。据笔者经验，高分子薄膜式传感器约1min左右，而陶瓷型传感器则需510min.如果这一点不了解，就可能导致测试的失误。另外，动态响应时间也是要了解的。所谓动态响应时间一般是指传感器响应70左右的时间，例如仪器原处在50相对湿度环境，现环境相对湿度突然增至80，仪器指示值由50升至7175这段时间即为动态响应时间。动态响应时间都在产品说明中示明。这个时间对突变环境的湿度测量具有指导意义，测试时间必须明显超过响应时间才能获得准确的测试数据。
　　
　　（2）要注意环境温度突变的影响在温差较大的环境中作移动测量时，要注意传感器表面可能因水汽冷凝而造成的测量误差。
　　
　　223仪器的校正
　　
　　测湿仪的定期校正是保持测湿仪持续正常工作的重要技术措施。因为工作在现场的测湿仪一般不可能移至实验室校正，因此要求在线校正设备应具有尽可能高的可靠性，并且与被校正设备的技术特征要保持相同，传感器的安装位置也要尽可能靠近，使之处于相同的温湿度环境之中。如果校正设备与被校正设备技术特征不甚相同，就一定要注意响应时间的差别。
　　
　　224测湿仪的维护与保养
　　
　　仓贮环境的测湿仪，其传感器一般是安置在某一固定位置的，传感器表面易受到不洁净空气污染，因而会影响测量精度和灵敏度。故传感器的日常维护和保养非常重要。
　　
　　下面仅介绍薄膜电容传感器和陶瓷传感器的维护保养方法。
　　
　　（1）高分子薄膜湿敏传感器的维护与保养这种湿敏元件是一种在高分子薄膜基极上镀覆叉指电极的结构，整片厚度仅几十微米。清除表面污染时只能按说明书要求用干软物料轻擦，切不可用酒精等有机溶剂擦洗，以防损伤和损坏元器件。另外，要避免向传感器直接吹气，以防损坏指针式二次仪表。
　　
　　（2）陶瓷型湿敏传感器的维护与保养这类传感器大多都以电阻形式反映湿电转换特性，当其长期处在低湿环境使用时会产生迟钝现象，且需要的恢复时间较长，因此要注意它的适应期。此外，在校正时不能长时间让其通直流电，否则会因湿敏元件表面磁化而失效。这一点在性能检测时特别要注意。
　　
　　综上所述，测湿仪种类很多，并且各自都有其zui适的使用环境，故仪器选择一定要以具体环境条件为依据，而且安装地点要有代表性。此外还要注意日常的维护和保养。只有这样，才能达到稳定准确测量的目的与效果。