微量水分儀

水分——按照國家計量技術(shù)規(guī)范《常用計量名詞術(shù)語》（JJG1012-87），把液體或固體物質(zhì)中水的含量定義為水分，對應(yīng)于英文的moisture。

濕度——按照JJG1012-87，把氣體中水蒸氣的含量定義為濕度，對應(yīng)于英文的humidity。

微量水分——當(dāng)氣體中水蒸氣的含量低于露點-20℃時（在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下為1020ppmV），工業(yè)中習(xí)慣上稱為微量水分（trace water），而不叫濕度（液體中的微量水含量習(xí)慣上也稱為微量水分，但尚無明確定義）。

露點——dew point，水蒸氣在一個平面上凝結(jié)成露的溫度。

霜點——當(dāng)水蒸氣的溫度低于0℃時，水蒸氣在一個平面上凝結(jié)成霜的溫度。但習(xí)慣上對露點和霜點不加區(qū)分，統(tǒng)稱為露點。

冰點——freezing point，英文中將霜點稱為冰點。

**濕度——在一定的溫度及壓力條件下，每單位體積混合氣體中所含的水蒸氣質(zhì)量，單位以g/m³或mg/m³表示。

體積百分比——水蒸氣在混合氣體中所占的體積百分比，單位以%V表示。在微量情況下采用體積百萬分比，單位以ppmV表示。

水蒸氣分壓——是指在濕氣體的壓力一定時，濕氣體中水蒸氣的分壓力，單位以毫米汞柱（mmHg）表示。

露點溫度——在一定溫度下，氣體中所能容存的水蒸氣含量是有限的，超過此限度就會凝結(jié)成液體露滴，此時的水蒸氣量稱之為此溫度下的飽和水蒸氣量。溫度越高，飽和水蒸氣量越大。

在一個大氣壓下，水蒸氣達到飽和時的溫度稱為露點溫度，簡稱露點，單位以℃或℉表示。露點溫度和水蒸氣含量是一一對應(yīng)的。

相對濕度——是指每立方米濕氣體中所含水蒸氣質(zhì)量與相同條件（同溫度同壓力）下可能含有的*大限度水蒸氣質(zhì)量之比。相對濕度有時也稱為水蒸氣的飽和度。單位以%表示。

上面的幾種表示方法用于氣體，下述表示方法主要用于液體，有時也用于表示氣體中的水分含量。

質(zhì)量百分比——水分在液體中所占的質(zhì)量百分比，單位以%W表示。在微量情況下采用質(zhì)量百萬分比，單位以ppmW表示。

微量水分常用單位換算公式;

①    mg/m³與ppmV之間的換算公式(20℃)

（20℃）

(20℃)

式中  18.015——水的摩爾質(zhì)量，g;

24.04——20℃、101.325kPa下每摩爾氣體的體積，L。

②ppmV與ppmW之間的換算公式

式中   18.015——水的摩爾質(zhì)量;

       M_MIX——混合氣體的平均摩爾質(zhì)量。

③mg/m³與ppmW之間的換算公式(20℃下，空氣中)

(20℃)

（20℃）

式中   28.96——空氣的摩爾質(zhì)量，g；

 24.04——20℃、101.325kPa下每摩爾氣體的體積，L。

7.1常用的在線微量水分儀

常用的在線微量水分儀主要有以下幾種：

①電解式微量水分儀；

②電容式微量水分儀；

③晶體振蕩式微量水分儀。

電容式微量水分儀既可用于氣體，也可以用于液體，其他只能用于氣體，現(xiàn)在*為常用是電容式微量水分儀。

此外，還有光電式露點儀（冷卻鏡面凝析濕度計）、卡爾.費休電量計。這兩種儀器常用在高精度的實驗室用來校準(zhǔn)和標(biāo)定其他水分儀。

7.2電容式微量水分儀

測量原理

對于一定幾何結(jié)構(gòu)的電容器來說，其電容量與兩極間介質(zhì)的介電常數(shù)ε成正比。不同的物質(zhì)，ε值都不相等，一般介質(zhì)的ε值較小，例如一般干燥物質(zhì)的ε在2.0～5.0之間。但水的ε為81，所以它比一般介質(zhì)的ε值大的多。當(dāng)介質(zhì)中含有水分時，就會使介質(zhì)的ε值改變，從而引起電容量的變化，這個變化與介質(zhì)的含水量有線性關(guān)系，這就是電容式微量水分儀的基本測量原理。

電容式微量水分儀的優(yōu)點是：

體積小、測量范圍大、響應(yīng)迅速，樣品的溫度和壓力的變化對測量的準(zhǔn)確度影響不大。它不但可以測量氣體中的微量水分，也可以測量液體中的微量水分。

電容式微量水分儀的缺點是：

當(dāng)被測介質(zhì)含水量很低時，其**誤差較小，當(dāng)含水量較高時，其**誤差增大，隨著介質(zhì)含水量的逐漸增大，誤差越來越大。另外，還存在耗氣量大，探頭需要經(jīng)常校準(zhǔn)的缺點。氧化鋁探頭的濕敏性能會隨著時間的推移逐漸下降，這種現(xiàn)象稱之為“老化”，目前解決“老化”問題的**辦法是定期校準(zhǔn)，一般是一年左右校準(zhǔn)一次，有時需半年甚至3個月校準(zhǔn)一次。

電容式微量水分儀傳感器的結(jié)構(gòu)和類型:

電容式微量水分儀的傳感器（也稱探頭），是以鋁和能滲水的黃金膜為極板，兩極板間填以氧化鋁微孔介質(zhì)，多孔性的氧化鋁可以從含有水分的氣體中吸收水氣或者從含有水分的液體中吸收水分，這樣就使電容器兩個極板之間介質(zhì)的介電常數(shù)ε發(fā)生變化，因而電容量也發(fā)生變化。

其制造工藝是在帶狀的薄鋁片或圓柱形鋁棒上，通過特殊工藝進行陽極氧化處理，形成一層微孔三氧化二鋁氧化物，在氧化物層上面蒸鍍一薄層金而成。探頭的結(jié)構(gòu)一般有兩種，一種是帶狀探頭，一種是棒狀探頭。

         局部刨開的電容式探頭實物圖（帶狀傳感器）

電容式電極結(jié)構(gòu)示意圖（帶狀傳感器）

電極剖面示意圖（帶狀傳感器）

           棒狀電容傳感器探頭結(jié)構(gòu)示意圖

7.3電容式微量水分儀安裝接線注意事項

電容式微量水分儀既屬于微量分析儀表，又屬于本安防爆儀表。對現(xiàn)場探頭和顯示變送器之間連接電纜的長度、線馨截面、屏蔽、絕緣性能及護套顏色都有一定要求。許多因素（特別是電纜長度）會對電纜的分布電容產(chǎn)生影響，從而對測量結(jié)果造成影響。

建議使用儀表廠家提供的配套專用電纜。

安裝和使用過程中應(yīng)注意以下問題。

①電纜長度應(yīng)嚴(yán)格符合儀表廠家的要求，切不可根據(jù)現(xiàn)場需要將所配電纜加長或截短。這樣做會改變電纜固有的分布電容。

    ②電纜的插接頭應(yīng)注意保護，不可損傷。                                     

    ③連接電纜要一根到底，不允許有中間接頭，切不可將幾根短電纜連接起來使用。

    ④在標(biāo)定探頭時應(yīng)將所配電纜同探頭連接在一起標(biāo)定。