1.引言
在氣候環(huán)境試驗(yàn)中，濕度是試驗(yàn)條件中的一個重要的物理量，它對產(chǎn)品和零部件的物理特性、機(jī)械特性、電氣特性都產(chǎn)生一定的危害，并加快物件的破壞和機(jī)理的失效。而作為模擬濕熱環(huán)境條件的濕熱試驗(yàn)設(shè)備，在產(chǎn)品研究和質(zhì)量檢驗(yàn)中發(fā)揮了重要的作用，其主要用途就是進(jìn)行產(chǎn)品的濕熱試驗(yàn)以檢驗(yàn)產(chǎn)品在濕熱條件下的適應(yīng)性，為提高產(chǎn)品在濕熱環(huán)境下的防護(hù)能力和可靠性提供科學(xué)依據(jù)。如何使?jié)駸嵩囼?yàn)設(shè)備能夠準(zhǔn)確地模擬出特定的濕熱環(huán)境條件，對濕熱試驗(yàn)設(shè)備的濕度進(jìn)行**的測量和控制是必不可少的。如果模擬的濕熱環(huán)境失準(zhǔn)，即不能模擬正確的濕熱環(huán)境，就會產(chǎn)生誤判，給被試單位帶來不應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)損失，因此濕度的**測量就顯得尤為重要。然而，濕度受外界條件影響太大，這樣給濕度的**測量和控制帶來了不少難題。
2.風(fēng)速對濕度測量的影響
濕度有兩種表示方式：**濕度和相對濕度，但通常大多采用相對濕度。所謂相對濕度，就是空氣中水蒸氣壓力和同溫度下飽和水蒸氣壓力之比值。目前，相對濕度的測量方法有干濕球法、露點(diǎn)法和濕敏電阻(容)法等，但大多數(shù)都采用干濕球法，它是通過測干球溫度和濕球溫度，再查對應(yīng)的水蒸氣分壓力，然后利用下面公式(1)計(jì)算出相對濕度。露點(diǎn)法的測量原理類似于干濕球法。利用干濕球法測相對濕度的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
式中： V—相對濕度，%；
e—實(shí)際水汽壓，Kpa；
E—干球溫度t所對應(yīng)的飽和水汽壓力，Kpa；
E’—濕球溫度t’所對應(yīng)的飽和水汽壓力，Kpa；
A— 干濕球系數(shù)，℃-1；
P—大氣壓，Kpa。
由(1)式可以看出：P=1000毫巴為一定值時，影響相對濕度有以下因素：
(1).E和E’對V的影響。E和E’主要取決于溫度t和t’，而t和t’的測量精度除了依賴于溫度
計(jì)的精度外，還依賴于試驗(yàn)空間的濕度均勻性。對于不同的溫度計(jì)而言，由于加工和材料的細(xì)微差異，不同的溫度計(jì)都有一個誤差曲線，從而使溫度測量出現(xiàn)明顯的誤差。目前，大部分試驗(yàn)設(shè)備都采用鉑熱電阻作為感溫元件以提高測溫精度，但鉑熱電阻也存在這方面的問題，如同樣精度的溫度計(jì)，在40℃時，一支為40.1℃，另一支為39.9℃，如果用它們組成干濕球，就會出現(xiàn)明顯的誤差。因此，由于溫度測量的誤差導(dǎo)致了相對濕度測量的誤差。另外，不同的傳感器其響應(yīng)時間常數(shù)不同，對濕度的敏感度就不同，時間常數(shù)大的傳感器反應(yīng)遲鈍，而時間常數(shù)小的傳感器反應(yīng)靈敏，這樣，導(dǎo)致在同一時刻各點(diǎn)所測的濕度不同。濕度的均勻性好壞主要受空氣對流的影響，而濕度主要受溫度的影響，要保證濕度均勻性，其前提是溫度均勻性也要好。溫度均勻性主要受設(shè)備內(nèi)壁溫度與空氣氣流組織的綜合影響，現(xiàn)在一般的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備工作室送風(fēng)都采用上送下回方式，并在送風(fēng)口裝有導(dǎo)風(fēng)板來調(diào)節(jié)風(fēng)向以提高試驗(yàn)室內(nèi)溫濕度的均勻性，然而，由于試驗(yàn)加載、試驗(yàn)空間限制及其它原因，會一定程度地阻礙空氣對流，使得各測試點(diǎn)的風(fēng)速不盡相同，不能滿足國標(biāo)關(guān)于試樣周圍空氣層內(nèi)的任何部位的空氣流速應(yīng)保持在0.2～2m/s的要求。因此處于這樣溫度場當(dāng)中的各個傳感器測得的濕度偏差很大。例如：某型號濕熱試驗(yàn)設(shè)備幾何中心的溫度為40℃，濕度為90%R.H，而在其有效工作空間6個測試點(diǎn)，利用同樣精度的干濕球溫度計(jì)測得各點(diǎn)的溫度分別為：40.6℃、40.2℃、39.8℃、38.9℃、40.3℃、39.9℃各點(diǎn)的相對濕度分別為：88.3%、89.4%、90.7%、92.4%、89.3%、90.8%，因此,各點(diǎn)的相對濕度差異是明顯的。
(2)A對V的影響。A值主要取決于流經(jīng)濕球溫度計(jì)表面的風(fēng)速，它是風(fēng)速的函數(shù),風(fēng)速越大,A
值越小,e 值就越大,那么V值就越大；反之,風(fēng)速越小,A 值越大,V值就越小,據(jù)有關(guān)資料介紹,A 值可由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算:
(2)
式中:V—流過濕球表面的風(fēng)速
從上圖風(fēng)速與干濕球系數(shù)的曲線可看到:風(fēng)速<1m/s時,A值隨風(fēng)速的降低,急劇增大,故風(fēng)速
在<1m/s的情況下用柱狀溫度表測量的相對濕度差異較大；風(fēng)速>2.5m/s后,A才接近一個極限值,如果風(fēng)速太大,又會因濕球水份蒸發(fā)過程過快而不便測量。因此,當(dāng)風(fēng)速在2.5～3.5m/s時,A值基本保持穩(wěn)定,此時得到的濕度比較準(zhǔn)確。
3.消除風(fēng)速對濕度測試影響的措施
由于試驗(yàn)設(shè)備內(nèi)通風(fēng)速度對濕度測試精度產(chǎn)生一定程度的影響,因而有效地解決濕度測試過程
的準(zhǔn)確性,已成為當(dāng)前的緊迫課題。為了提高測濕精度,除了選用精度高、響應(yīng)時間短的傳感器外,還需要從以下幾個方面解決問題:
(1).氣流組織和風(fēng)速的調(diào)節(jié)是關(guān)系到試驗(yàn)室有效區(qū)域內(nèi)溫濕度均勻性的重要因素。因此,需要
調(diào)節(jié)好室內(nèi)風(fēng)速,控制室內(nèi)氣流方向,同時還要注意被試物品的擺放,以提高試驗(yàn)室內(nèi)空氣混合程度,使試驗(yàn)有效區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)風(fēng)速達(dá)到均勻。
(2).選用不受風(fēng)速影響的濕度測試儀表。由于試驗(yàn)空間的各測試點(diǎn)風(fēng)速不同,所得濕度不同,
如果能做到濕球處風(fēng)速一定,不受外界的影響,就可以很好地解決這個問題,目前有一種精度很高的儀器叫“阿斯曼干濕式溫度計(jì)”,其特點(diǎn)是裝有一臺微型的小風(fēng)機(jī),保持了濕球附近的風(fēng)速在2.5～3.5m/s,以使干濕球溫度計(jì)的精度相同。由于受量程和使用空間的限制,該濕度計(jì)目前還不能用于濕熱試驗(yàn),然而,我們能否考慮利用其原理,在濕球溫度計(jì)的附近通過風(fēng)道設(shè)計(jì)開設(shè)專門的出風(fēng)口,使其附近風(fēng)速保持在2.5m/s左右,這樣就可以提高相對濕度測量的準(zhǔn)確度。
(3).具有在不同風(fēng)速下的濕度查算表,這樣得到的濕度才具有科學(xué)性和真實(shí)性。目前,國內(nèi)現(xiàn)
有的濕度查算表,大多數(shù)是氣象部門在給定風(fēng)速和壓力條件下算出的較低溫度的濕度查算表,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足濕熱試驗(yàn)的需要,因而需要在不同風(fēng)速下的濕度查算表,供濕熱試驗(yàn)用。
4.結(jié)束語
雖然濕度傳感器有很多種類，如露點(diǎn)式、電容式等，它們的測量精度也基本能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，
也基本不受風(fēng)速的影響，但由于目前試驗(yàn)設(shè)備大部分是高低溫潮濕三位一體，溫度范圍很寬，況且還有測量靈敏度、可靠性及成本等因素，所以一般象這些濕度傳感器在試驗(yàn)設(shè)備上都不被選用。我們在使用干濕球法測量時還須特別注意濕球紗布的選用和包扎方法，經(jīng)常檢查濕球紗布的清潔度、使用時間，盡量避免在高溫下使用等等，只有在各方面采取措施來消除和降低影響程度,才能保證濕度試驗(yàn)方法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
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