在線露點分析儀的工作原理主要有冷凝露點法、電容法、電阻法、光學(xué)法等,以下是具體介紹:
冷凝露點法
原理:基于當(dāng)氣體中的水蒸氣在特定壓力下冷卻到某一溫度時,水蒸氣會在鏡面上開始凝結(jié)成露這一物理現(xiàn)象。通過精確控制和測量鏡面溫度,當(dāng)鏡面上出現(xiàn)第一滴露珠時,此時的溫度即為該氣體在當(dāng)前壓力下的露點溫度。
工作過程:儀器主要由制冷系統(tǒng)、鏡面、溫度傳感器和光學(xué)檢測系統(tǒng)等組成。制冷系統(tǒng)使鏡面溫度逐漸降低,溫度傳感器實時監(jiān)測鏡面溫度,光學(xué)檢測系統(tǒng)用于檢測鏡面上是否出現(xiàn)露珠。當(dāng)檢測到露珠出現(xiàn)時,溫度傳感器所顯示的溫度就是露點溫度。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程和水的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系,可計算出氣體中的水分含量。
應(yīng)用場景:常用于對測量精度要求極-高的場合,如電力行業(yè)中 SF6 氣體濕度檢測、航空航天領(lǐng)域的氣體濕度監(jiān)測等。
電容法
原理:利用電容式濕度傳感器來測量氣體中的水分含量。傳感器的敏感元件通常由能吸附水分的介質(zhì)材料制成,當(dāng)氣體中的水分被吸附到介質(zhì)材料表面時,會引起介質(zhì)材料介電常數(shù)的變化,從而導(dǎo)致電容值發(fā)生改變。通過測量電容值的變化,并經(jīng)過校準(zhǔn)和換算,就可以得到氣體的露點溫度或水分含量。
工作過程:儀器中的電容式傳感器與被測氣體接觸,氣體中的水汽被傳感器的吸濕介質(zhì)吸附,使電容值產(chǎn)生相應(yīng)變化。電路系統(tǒng)將電容值的變化轉(zhuǎn)換為電信號,再經(jīng)過信號處理和計算,最終顯示出露點溫度或水分含量等測量結(jié)果。
應(yīng)用場景:在石油化工、天然氣輸送等行業(yè)應(yīng)用廣泛,可用于實時在線監(jiān)測各種工藝氣體的濕度。
電阻法
原理:某些材料的電阻值會隨其吸附水分的多少而發(fā)生變化,電阻法露點分析儀就是利用這一特性來測量氣體中的水分含量。當(dāng)被測氣體與傳感器的電阻元件接觸時,元件吸附氣體中的水分,導(dǎo)致其電阻值發(fā)生改變,通過測量電阻值的變化來間接測量氣體的露點溫度或水分含量。
工作過程:傳感器的電阻元件與被測氣體充分接觸,吸附水汽后電阻值改變,儀器的測量電路將電阻值的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號,經(jīng)過信號放大、處理和計算,得出氣體的露點溫度或水分含量,并在顯示屏上顯示出來。
應(yīng)用場景:適用于一些對濕度測量精度要求不是特別高,但需要快速、簡單測量的場合,如一般工業(yè)生產(chǎn)中的空氣濕度監(jiān)測等。
光學(xué)法
原理:基于水汽對特定波長的光具有吸收或散射作用的特性。當(dāng)光線穿過含有水汽的氣體時,水汽會吸收或散射部分光線,使光的強度、波長或相位等特性發(fā)生變化。通過測量光的這些變化,并根據(jù)光與水汽的相互作用關(guān)系,計算出氣體中的水汽含量,進(jìn)而得到露點溫度。
工作過程:儀器發(fā)射特定波長的光,讓光在被測氣體中傳播,光探測器接收經(jīng)過氣體作用后的光信號,并將其轉(zhuǎn)換為電信號。信號處理系統(tǒng)對電信號進(jìn)行分析和處理,根據(jù)光強、波長或相位等的變化量,計算出氣體中的水汽含量和露點溫度。
應(yīng)用場景:在氣象、環(huán)境監(jiān)測以及一些對非接觸式、快速測量有需求的領(lǐng)域應(yīng)用較多,如大氣濕度監(jiān)測、工業(yè)廢氣排放濕度監(jiān)測等。