摘 要：文中介紹了幾種溫濕度計的工作原理、校準方法及在校準過程中的使用、維護等常見問題的討論。
　　關(guān)鍵詞：溫度 濕度 工作原理 校準方法 維護
　　中圖分類號：TH81 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2011)04(a)-0000-00
　　
　　引言
　　溫濕度是自然界中和人類打交道最多的物理量之一，無論是生產(chǎn)實習(xí)場所，還是在居住休閑場所，溫濕度的采集或控制都十分頻繁。近年來，各種溫濕度計的送校數(shù)量不斷增加，對其工作原理的理解、測量方法的選擇和有關(guān)使用維護的知識顯得尤為重要。由于制造和工作原理的不同，溫濕度計分為機械式溫濕度計、電子式濕度傳感器和通風(fēng)干濕表等。在我們?nèi)粘９ぷ髦薪佑|最多的是前兩種。下面具體介紹各類溫濕度計的工作原理、結(jié)構(gòu)特點、校準方法及在校準過程中的常見問題。
　　1 工作原理及結(jié)構(gòu)介紹
　　1.1 機械式溫濕度計
　　機械式溫濕度計分為干濕計、機械式濕度計、機械式溫濕度計。干濕計是由兩支規(guī)格完全相同的溫度計組成，一支感溫泡暴露在外以測量環(huán)境溫度，另一支感溫泡由紗布包裹以測量濕度，紗布中水分蒸發(fā)的同時也帶走一定熱量，從而使?jié)袂驕囟认陆?。機械式濕度計是采用毛發(fā)、尼龍及有機高分子鍍膜材料等作為感濕元件，是可直接指示相對濕度的指針型和記錄型濕度計，包括毛發(fā)濕度表、毛發(fā)濕度記錄儀等等，是根據(jù)人發(fā)、尼龍絲等材料在空氣濕度發(fā)生變化時產(chǎn)生長度變化的原理制造而成。這種濕度計體積小、重量輕、便于攜帶與安裝。機械式溫濕度計是由濕度部分（機械式濕度計或干濕計）和溫度部分（雙金屬溫度計或玻璃液體溫度計）組成的一體式溫濕度兩用儀器，由雙金屬溫度計和毛發(fā)濕度計構(gòu)成的一般稱為指針式溫濕度計，形如儀表盤，是利用金屬熱脹冷縮的原理制成，以雙金屬片作為感溫元件來控制指針。
　　1.2 電子式濕度傳感器
　　電子式濕度傳感器是由濕敏電容、濕敏電阻或濕敏諧振器等濕敏元件及其相應(yīng)變換電路組成的能顯示相對濕度的濕度計，一般分為電阻式和電容式。濕敏電阻的特點是在基片上覆蓋一層由感濕材料制成的膜，當空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚酰亞胺、聚苯乙烯等。當環(huán)境濕度發(fā)生改變時，濕敏電容的介電常數(shù)隨之發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，電容的變化量與相對濕度成正比。濕度傳感器的準確度可達到±2%RH～±5%RH。濕敏元件除對環(huán)境濕度敏感外，對溫度亦十分敏感，其溫度系數(shù)一般在（0.2～0.8）%RH/℃范圍內(nèi)。
　　2 校準方法
　　2.1 機械式溫濕度計
　　機械式溫濕度計的校準標準器具可以選用精密露點儀或通風(fēng)干濕表，通過在恒溫恒濕箱中恒溫一定時長后，讀取溫濕度計與標準器具的顯示值，并通過計算得出其相應(yīng)校準點的示值誤差。校準前需將標準器探頭放置于恒溫恒濕箱的中心位置，將被校溫濕度計放置于箱內(nèi)有效空間內(nèi)且不影響箱內(nèi)空氣循環(huán)。溫度選取15，20，30℃三個校準點，濕度選取40，60，80%RH三個校準點。溫、濕度校準可同時進行。
　　溫度回差的校準依次按照10，20，30，40，30，20，10℃的順序進行。同一校準點上正反行程溫度示值誤差的差值為溫度回差。濕滯誤差的校準在20℃下按照40，60，80，60，40%RH的順序進行，計算方法與濕度回差相同。溫度、濕度的重復(fù)性分別在10，20，30，40℃和40，60，80%RH的順序進行校準，并連續(xù)重復(fù)3次，同一校準點上的誤差最大差值為相應(yīng)溫度/濕度重復(fù)性。
　　2.2 電子溫濕度傳感器
　　濕度傳感器的校準不同于機械式濕度計，其校準環(huán)境為標準濕度發(fā)生器的測試室，選用精密露點儀作為濕度標準，選用擴展不確定度為0.1℃的溫度計為溫度標準。濕度校準點為從低濕10%RH到高濕90%RH（在20℃或25℃下）每間隔10%RH做一次，每點讀取三次數(shù)值。同時也要對傳感器穩(wěn)定性、相應(yīng)時間、濕滯等指標進行考核。
　　3 工作應(yīng)用
　　3.1 機械式溫濕度計
　　干濕計的校準過程中，其示值的讀取是較為重要的一步。干濕計自身的干、濕溫度計是通過金屬扣固定在帶有溫度刻度的面板上，并通過觀察水銀柱的高度與溫度面板相對應(yīng)的數(shù)值來讀取溫度值。其濕度是通過計算干、濕溫度計示值的差值查表或直接用干、濕球溫度對比得出相對濕度值。干濕溫度計的固定、上水紗布的選擇和濕球用水、干濕溫度計感溫介質(zhì)的不同都會影響到干濕計的示值。
　　機械式溫度計與溫濕度計在校準過程中，其調(diào)修工作尤為重要。通常是在常溫下將溫濕度計與標準器同時恒定一段時間，通過對比調(diào)修好，使溫濕度計在這個溫濕度環(huán)境下更接近標準器的示值，這樣可避免打開溫濕度箱調(diào)修造成的一系列問題。另外，指針位置的顛倒會阻礙其活動，指針活動范圍受限勢必會影響示值。如果事先沒有發(fā)現(xiàn)，就會導(dǎo)致校準數(shù)據(jù)偏差較大或認為此溫濕度計已壞，進而作出錯誤的判斷。
　　3.2 電子式濕度傳感器
　　在濕度傳感器實際標定困難的情況下，可以通過一些簡便的方法進行濕度傳感器計量特性的判斷與檢查。在對電子濕度傳感器進行校準之前，可用嘴呵氣或利用其它加濕手段對其所在環(huán)境加濕，觀察其靈敏度、重復(fù)性、升濕降濕性能、分辨率等。此外，部分濕度傳感器是由電池供電，電量過低時，濕度顯示值會嚴重偏離參考值，這樣便影響了我們的判斷，所以在校準和使用過程中要注意提醒客戶定期更換電池。
　　電子濕度傳感器以其較好的準確度和良好的穩(wěn)定性（短期內(nèi)）為溫濕度監(jiān)測提供了良好的技術(shù)支持，但長期穩(wěn)定性不佳和使用壽命偏短卻是影響其質(zhì)量的頭等問題。為此，對于使用和檢校環(huán)境的要求和使用人員的素質(zhì)要求是較為苛刻的，應(yīng)避免在酸性、堿性及含有機溶劑的環(huán)境中使用，也要避免在粉塵較大的環(huán)境中使用。
　　4 結(jié)語
　　近年來，各種制造原理、規(guī)格型號的溫濕度計層出不窮，環(huán)境溫濕度的監(jiān)測技術(shù)在持續(xù)發(fā)展，其使用范圍之廣泛，技術(shù)開發(fā)之迅猛，標志著人類在溫濕度測量領(lǐng)域獲得了長足的發(fā)展。與此同時，對于溫濕度計的檢定校準工作也提出了更高的要求，身為計量人員，為保證國家生產(chǎn)制造基礎(chǔ)標準合格，更要與時俱進，深入理解其工作原理，持續(xù)創(chuàng)新、改進校準方法。
　　參考文獻
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　　[2] 廖理主編，《熱學(xué)計量》，北京：原子能出版社，2002.
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