様々な湿度露点測定方法の利点と欠点の分析

テスト原理

湿度測定器は、コールドミラー式、全吸収電解式、Al2O3静電容量式、薄膜静電容量式、抵抗式、乾湿球式、機械式に分けられます。その中で、全吸収電解式マイクロ水量計とAl2O3静電容量式露点計は、一般的に低湿度域の測定に使用され、抵抗式、乾湿球式、機械式湿度計は相対湿度の測定にのみ使用できます。一方、コールドミラー式、薄膜静電容量式（ヴァイサラの特許）湿度計は、低湿度の測定だけでなく、中高湿度、つまり相対湿度の測定にも使用できます。上記の機器にはそれぞれ長所と短所があります。その中でも、コールドミラー露点計は最も正確で、最も信頼性が高く、最も基本的な測定方法であり、標準伝送に広く使用されていますが、価格が比較的高く、熟練した操作とメンテナンスが必要なことが欠点です。

1.1

コールドミラー露点計

1.1.1

測定原則

測定対象の水分が露点測定室に入ると、冷たい鏡面が掃引されます。鏡面温度が水分の露点温度よりも高い場合、鏡面は乾燥状態にあります。このとき、光電露光装置の光源から発せられた光は、ほぼ鏡面で反射され、光電センサーが光電信号を感知して出力し、制御回路が比較、増幅し、熱電ポンプを駆動して鏡面を冷却します。鏡面温度が水分の露点温度まで下がると、表面に露（霜）がつき始め、光が鏡面で乱反射します。光電センサーによって誘導された反射信号は弱まり、その変化が制御ループによって比較、増幅され、熱電ポンプが調整されて冷凍電力が適切に低下し、最終的に鏡面温度がサンプルガスの露点温度に維持されます。ミラー温度は、コールドミラー表面の下部近くにある白金抵抗温度センサーによって測定され、表示ウィンドウに表示されます。

現在、GE、Edgetech、スイスMBWなど、コールドミラー露点計を生産する世界の企業は、すべてこの原理を採用しています。イギリスのMICHELLは、反射光と散乱光を同時に検出する二重光路検出システムを採用し、フィンランドのVaisalaは音波を検出システムとして使用しています。

測定過程において、測定対象ガス中の水蒸気は温度低下に伴い飽和状態に近づきます。重力の影響により、水分子は鏡面に吸着し、薄い水膜を形成します。これが結露形成の第一段階です。鏡面温度がさらに低下すると、水膜の厚さが徐々に増加し、結露形成の第二段階となります。この段階では、水分子の重力と水膜の表面張力の力の対比が変化し、水膜の影響が徐々に支配的になります。この時、冷却面の微小な傷など、不安定な要因により、水膜が凝縮して液滴になります。鏡面温度がさらに低下すると、露滴が現れ始めます。顕微鏡で観察すると、露滴が孤立して成長し、不規則に分布している様子が観察され、その後、露層が非常に速い速度で表面上を拡散していきます。このとき、気液平衡が始まり、つまり露点に達したと考えられます。

1.1.2

構造

1.1.2.1

鏡

ミラーは疎水性、優れた熱伝導性、耐摩耗性、耐腐食性、そして優れた光学性能を備えている必要があります。かつては金がミラーとして使われていましたが、現在はロジウムがミラーとして使用されています。

1.1.2.2

ミラー冷却

これまで、エチレンエーテル蒸発、機械冷凍、液化ガスまたはドライアイス冷凍、圧縮空気冷凍などが利用されてきました。最も一般的に使用されているのは、熱電冷凍、または熱電冷凍と機械冷凍を組み合わせたもの（露点-60℃以下）です。本稿では、熱電冷凍に焦点を当てます。

熱電冷凍は半導体冷凍とも呼ばれ、ペルチェ冷凍（英語名はペルチェ）とも呼ばれます。原理は、2つの異なる金属で構成されたNP素子に直流電流が流れると、熱が一方の金属からもう一方の金属に伝わるというものです。これは熱電対による温度測定とちょうど逆の原理です。そのため、ペルチェの冷端をミラーに接続し、もう一方の端を放熱端として使用すると、ミラーを冷却できます。異なる低温を得るために、多段階重ね合わせ方式を採用することができます。米国GE社のデータによると、一般的に室温が25℃の場合、冷端と冷端の温度差は55℃、冷端と冷端の温度差は75℃、冷端と冷端の温度差は105℃、5次冷凍では冷端と冷端の温度差は120℃に達することがあります。各社の冷却能力は若干異なります。ホットエンドの温度が高いほど、冷却効率が高くなり、ホットエンドの温度差が大きくなります。コールドエンドの温度を下げるために、通常、空冷、水冷、機械冷凍などの方法でホットエンドの温度を下げます。しかし、無制限に下げることはできません。冷凍能力は露点湿度計の測定範囲を表すものではないことに注意することが重要です。露点湿度計の測定範囲の定義は、鏡面上で鏡面温度が得られ、露または霜層が一定の厚さになったときに鏡面温度が得られることです。したがって、一般的な露点/霜点では、露点湿度計の測定範囲は通常、その冷却能力より5℃高く、低霜点では、通常10℃〜12℃高くなります。例えば、スイスのMBW社が製造するDP19露点計は、室温が10℃の場合、最低測定範囲は-60℃、室温が20℃の場合、最低測定範囲は-55℃、室温が35℃の場合、最低測定範囲は-45℃です。水素とヘリウムは熱伝導率が高いため、測定範囲は数℃狭くなります。測定対象ガスの圧力が上昇すると、測定範囲も狭くなります。空気と窒素の場合、常圧より高い圧力条件下では、大気圧が1気圧増加するごとに、測定範囲は約0.67℃狭くなります。

1.1.2.3

温度測定装置

現在、温度測定には主に四線式白金抵抗が用いられています。白金抵抗温度センサの抵抗値と温度は、かなり広い温度範囲において直線関係に近く、精度が高く、安定性も良好で、出力信号も強く、デジタル表示も便利です。

1.1.2.4

検出システム

現在、フィンランドのヴァイサラ社が最近開発した音波原理を採用した冷鏡式露点計を除き、その他はすべて光電検出器を用いて計測・制御されています。光電検出器の技術は数十年にわたり使用され、成熟していますが、過冷却水と霜を区別できないという欠点があります。

1.1.3

使用上の注意

1.1.3.1

過冷却水と霜

0～20℃の範囲では、鏡面に過冷却水が形成されやすい。氷面と水面の飽和蒸気圧が異なるため、鏡面に過冷却水が形成されると、測定値は霜点よりも低くなり、温度も異なる。例えば、霜点が-10℃の場合、対応する過冷却水の温度は-11.23℃となる。したがって、この温度では特に注意が必要である。機器に内視鏡が装備されている場合は、内視鏡で観察・判別することができる。現在、ほとんどの機器にはテスト機能、つまり最小冷却能力をテストする機能が搭載されている。このとき、テスト機能を使用して鏡面の温度を-20℃未満にし、鏡面に霜が付いていることを確認してから正式な測定を行うことができる。

1.1.3.2

ケルビン効果

表面の飽和水蒸気圧は平面の飽和水蒸気圧とは異なります。金属表面に接触すると、表面張力の影響により平衡水蒸気圧、すなわち曲面水面の飽和水蒸気圧が上昇します。この現象はケルビン効果として知られています。ケルビン効果により、得られた露点温度は実際の測定対象ガスの露点温度よりも低くなります。

1.1.3.2

ラウル効果

これは、水溶性物質が鏡面上に存在する場合、系の平衡水蒸気圧が純水の飽和水蒸気圧よりも低くなることを意味します。これらの水溶性物質は、鏡面に固有のものである場合もあれば、測定対象ガス中に含まれている場合もあります。ラウルの法則によれば、平衡水蒸気圧の低下は溶液濃度に比例するため、測定対象ガスの露点温度に達する前に早期に凝縮が生じるのはそのためです。

ケルビン効果はラウル効果のちょうど逆であるため、ある程度相殺されます。ただし、露点測定では、水溶性物質がミラーと測定ガスに多かれ少なかれ必然的に存在するため、ラウル効果がケルビン効果よりも顕著になります。また、ガス中の不純物がミラー上の非水溶性物質と化学反応または光化学反応を起こして水溶性物質に変わることがあります。この状況は、工業プロセスガスの水分測定でより顕著になります。したがって、適切なフィルター装置を採用してガス中の固体粒子を除去し、さらに結露と脱水操作を繰り返してミラー表面に残った水溶性物質を除去する必要があり、この方法が広く使用されています。

実務において、鏡の表面が露出し始めた際に、表面が均一ではなく、常に鏡の特定の領域に層が現れることがよくあります。これは、鏡の傷が原因であることが多いです。これらの欠陥領域では、残留物質の除去が容易ではない一方で、角の欠陥が「露出した核」の役割を果たして露出プロセスを加速させるためです。したがって、露点計の使用、特に鏡の清掃時には、鏡への機械的損傷を避けるように注意する必要があります。

1.1.3.3

鏡の汚れ

一つはラウル効果、もう一つは鏡面反射による背景散乱レベルの変化です。ラウル効果は主に水溶性物質によって引き起こされます。測定対象ガス中に物質（一般的には水溶性塩類）が含まれている場合、鏡面反射によって事前に結露が生じ、測定結果に正の偏差が生じます。塵埃など、水に溶けない汚染物質が含まれている場合、背景散乱レベルが増加し、光電式露点計のゼロドリフトが発生します。

1.1.3.4

サンプリングチャネル

大気中の水分含有量は非常に高く、水分子は極性分子であるため、配管の内壁に吸着したり、配管を通過したりしやすい。そのため、測定時にはガス流路系を十分に密閉し、配管壁の厚さは少なくとも1mm以上確保することで、外部環境からの水分の浸入を防ぎ、漏洩を防ぐ必要がある。測定環境の温度が大きく変化する場合は、配管の密閉状態を再度確認する必要がある。

測定対象ガスを大気中に直接排出する場合、測定システムへの水分の拡散の問題を考慮する必要があります。最も一般的な方法は、排気ポートに適切な長さのパイプを接続することです。パイプの長さと直径は、測定室の圧力に影響を与えないという原則に基づいています。

背景水の干渉を減らすために、サンプリングパイプラインはできる限り短くし、ジョイントの数を減らし、「デッドスペース」を避ける必要があります。

サンプリングパイプラインと測定キャビティ壁は清潔で、平滑性も良好であり、疎水性材料が選択されています。図2-2は、飽和吸着状態にある乾燥ガスに様々な材料をさらした場合の脱着時間曲線です。実験結果から、材料選択の順序は次のようになります。ステンレス鋼、PTFE、銅、ポリエチレン、そして最悪の場合、ナイロンやゴムチューブは、低霜点測定には使用すべきではありません。また、低霜点測定では内側が研磨されたステンレス鋼チューブを使用しますが、チューブの外径は6mm（1/4インチ）です。

高露点を測定するときは、パイプライン内での水蒸気の凝縮を避けるために、露点が周囲温度 3°C よりも低くなるように注意する必要があります。

露点湿度計で湿度を測定する場合、流量範囲は0.25L/分～1L/分です。この範囲では、流速の変化は測定結果に影響を与えません。

サンプリングは 2 種類に分けられます。1 つは圧力サンプリングで、異なるサンプリング方法に応じて、圧力測定と大気圧測定に分けられます。それぞれ図 2-3 と 2-4 を参照してください。もう 1 つは大気圧で測定され、サンプルはポンプで採取されます。この場合、サンプリング方法が異なるため、人工的な正圧と負圧が生じることがよくあります。図 2-5 に示すようにサンプリングすると、露点計は圧力のかかった状態で測定されるため、測定結果に正の誤差が生じます。ポンプと流量計の位置が入れ替わると、露点計は負圧の状態になり、測定に負の誤差が生じます。正しいサンプリング方法を図 2-6 に示します。

1.1.4

応用

露点湿度計の測定範囲は広く、現在、スイスのMBW社が開発した露点湿度計シリーズの測定範囲は-95℃～70℃に達しており、ほとんどの測定要件を満たすことができます。

1.1.5

長所と短所

利点：基本的な測定であり、正確な測定が可能で、機器は安定しておりドリフトがありません。最高精度の機器では±0.1℃まで測定可能です。

デメリット：価格が高く、オペレーターへの要求が高く、メンテナンスも必要。汚染物質の影響を受けやすい。-20℃～0℃の範囲では過冷却水が発生することがあるため、過冷却水と霜の区別には特に注意する必要がある。

1.2

完全吸収電気分解用マイクロ水量計

1.2.1

測定原則

連続サンプリングにより、ガスサンプルは特殊構造の電解セルを通過します。電解セル内の水分は吸湿剤として五酸化リン層に吸収され、電気分解によって水素と酸素に放出されます。そして五酸化リンが再生されます。この反応プロセスは以下のように表されます。

P2O5+H2O=2HPO3 

2HPO3=H2+1/2O2+P2O5 

(1)と(2)を組み合わせると次のようになります。

2H2O=2H2+O2 

吸収と電気分解が平衡状態にある場合、電解セルに入った水は五酸化リン膜層に吸収され、電気分解されます。周囲温度、周囲圧力、ガス流量が分かっている場合、水の電解電流とガスサンプルの水分含有量の関係は、ファラデーの電気分解の法則と気体の法則に従って推定できます。

式では：

水の電解電流、μΑ;

ガスサンプルの水分含有量、μL/L（すなわち体積比）

ガス流量、ml/分

環境圧力、Pa;

環境の絶対温度、k;

上記の式からわかるように、電解電流の大きさはガス試料中の水分量に比例するため、水の電解電流を測定することでガス試料中の水分量を測定できます。標準大気圧、20℃の条件下で、理想気体が100ml/分の流量で電解セルを流れます。ガス試料中の水分量が1μL/L（ppmv）の場合、電解電流は式から13.4μAと計算されます。この種の機器は通常、ppmvを単位として、ガス試料中の水分量のppmv値を直接読み取ることができます。

白金電極の触媒作用により、水の電気分解反応は可逆的なプロセスであるため、測定対象ガスサンプルが水素、酸素、または十分な量の水素と酸素を含む場合、バランスは左に移動し、電気分解によって生成された水素と酸素が結合して水を生成します。その後、二次電気分解が行われるため、総電気分解電流値が高くなります。これは、「水素効果」と「酸素効果」、または「複合効果」と呼ばれます。実験では、この種のガスの水分含有量をこの機器で測定した場合、測定値が数～十ppmv程度高くなりますが、偏差濃度反応は背景値であるため、差し引くことができます。

1.2.2 

構造

この装置はガス経路システムと回路の 2 つの部分で構成され、ガス経路システムは主に電解セルとガス経路制御部で構成されています。

1.2.2.1

バッテリー

ガラス管内には、2本の白金電極が二重螺旋状に巻かれており、電極間には吸湿剤として五酸化リン膜が均一に塗布されています。規定の測定条件下では、内部の巻線構造により、プールに入るすべての水の吸収と電気分解が保証されます。ガラス製のプール壁は、五酸化リンの均一な塗布に適しています。白金は水素と酸素、特に水素を多く含むガスを発生し、再反応して水を生成する機能があるため、一部の企業は白金の代わりにロジウムを採用しています。

乾燥した五酸化リンコーティングの場合、「完全に乾燥した」ガスサンプルを導入し、適切な直流電圧を電極に印加すると、回路内に小さな電流バックグラウンド値が発生します。バックグラウンド値は、セルの構造、コーティングの状態、温度、サンプルの種類にのみ関連しており、サンプルの水分含有量とは関係ありません。バックグラウンド値は、ガスサンプルに含まれる水分の電解電流に常に加算されるため、測定時には、媒体の実際の水分含有量を機器の指示値から差し引く必要があります。

1.2.2.2

空気圧制御システム

空気圧システムは、制御弁、電解セル、流量調整弁、流量計、およびドライヤーで構成されています。空気流路の制御は制御弁によって行われます。

1.2.3 

使用上の注意

式から、測定結果、すなわちガスの湿度（μL/L、ppmv）はガス流量と電解電流に基づいて算出されることがわかります。そのため、ガス流量は正確に制御・測定する必要があります。この種の計測器では​​、一般的にフローター流量計が使用され、20℃、1気圧の条件下で空気を用いて校正されます。使用環境が標準条件と異なる場合（例えば、温度や圧力が異なる場合）、または測定対象ガスが空気以外の場合は、測定対象ガスを再度校正するか、補正係数を用いて補正する必要があります。

1.2.4 

応用

測定範囲は数μL/L（ppmV）から2000μL/L（ppmV）までで、精度は測定値の5%または全範囲の1%です。本発明は、P2O5と反応しない複数の不活性ガス、一部の有機ガスおよび無機ガスに使用できます。例としては、空気、窒素、水素、酸素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、一酸化炭素、二酸化炭素、六​​フッ化硫黄、メタン、エタン、プロパン、ブタン、天然ガス、および特定のフロンガスが挙げられます。エタノール、特定の酸性ガス、不飽和炭化水素ガスなど、P2O5と反応する可能性のある特定の腐食性ガスおよびガスには使用できません。

1.2.5 

長所と短所

利点: 絶対測定、安定性、ドリフトなし。

デメリット：バッテリーの寿命には限りがあり、再生が必要です。高湿度と低湿度（1ppmv未満）の両方で寿命が短くなります。低湿度では応答が遅くなります。ガス流量に対する要求値が高いです。一部の腐食性ガスやP2O5と反応するガスには使用できません。これには背景があります。

1.3

酸化アルミニウム静電容量湿度計

1.3.1

測定原理、構造および適用範囲

この計測器は、携帯型電池駆動、マイクロプロセッサによるデータ処理、マルチパラメータ表示など、様々な形態をとっています。しかし、その本質はコンデンサであり、導電性基板上に多孔質アルミナの薄層を堆積し、その上に金の薄層を塗布することで構成されます。導電性基板と金の薄層がコンデンサの電極を形成します。水蒸気は金の薄層を通して多孔質アルミナに吸収され、コンデンサのインピーダンスは水分子の数、すなわち水蒸気圧に比例します。コンデンサのインピーダンスまたは静電容量を測定することで水分分圧が得られ、露点値は換算することで得られます。

アルミニウムと金の電極の間にある薄い酸化アルミニウム層は、10-3Pa（露点約-110℃）から水まで、飽和蒸気圧の全範囲にわたって反応します。水に対する強い親和性と、水の大きな誘電率により、このような計測機器は水に対して高い選択性を示しますが、他の一般的なガスや有機ガス、液体には反応しません。

精度は、中湿度および高湿度域では±1～±2℃、-100℃などの低湿度域では±2～±3℃です。このセンサーは炭化水素ガス、CO、CO₂、HCFC含有ガスとは反応しませんが、ガスの種類によってドリフトが異なります。アンモニア、SO₂、塩素などの腐食性ガスはセンサーを損傷する恐れがあるため、可能な限り使用を避けてください。

1.3.2

使用上の注意

この種の機器の通常の測定範囲は-110℃～+20℃です。露点がこれより高い場合、機器のドリフトは大きくなります。また、温度係数にも注意が必要です。水蒸気分圧に反応するため、測定時にはガスの全圧の変化にも注意が必要です。

粉塵や油汚染を避けられ、ガス流量も3～5（L/分）以上と大きくなります。

1.3.3

長所と短所

利点：本発明は、1μL/L（ppmv）から80％RHまでの広い応答範囲を有し、遠隔設置が可能で、現場で使用でき、比較的安定しており、応答が速く、温度係数が小さく、流量の変化と関係がなく、水に対する選択性が高く、広範囲の温度と圧力で使用でき、毎日のメンテナンス量が少なく、容量が小さい。

欠点：この方法は間接的な測定であり、高温や一部のガスではドリフトが発生し、腐食性ガスの影響を受けるため、経年変化、ヒステリシス、汚染を克服するために定期的な校正が必要です。応答値は非線形であるため、各センサーごとに校正する必要があり、汎用的に使用することはできません。

1.4

薄膜静電容量式湿度計

1.4.1

測定原理、構造および適用範囲

2つの導電性電極上に堆積したポリアミン塩または酢酸セルロースポリマーフィルムを用います。フィルムが水分を吸収または放出すると、2つの電極間の誘電率が変化します。また、耐熱性熱硬化性ポリマーを用いる技術もあり、これにより100℃を超える温度でも連続測定が可能になります。現在、私はVisalaのような高分子フィルムを使用しています。

1.主な機能は、センサーの他の部分をサポートすることです。

2.電極の1つは導電性材料で作られています

3. 薄膜層。センサーの心臓部であり、薄膜の吸水量は周囲環境の相対湿度と相関関係にあります。薄膜の厚さは1～10μmです。

4. 上部電極もセンサーの性能に重要な役割を果たします。迅速な応答を得るためには、高い透水性が求められます。また、導電性材料でもあります。

5. 上部電極用のコンタクトパッド。上部電極の設計には多くの制約があるため、良好な接触を実現するために別途金属が必要となります。

測定範囲は広く、露点-50℃～100℃です。幅広い温度範囲で使用でき、温度補償なしでも使用できる場合もあります。耐熱性熱硬化性樹脂を使用することで、このような静電容量式湿度センサーは185℃の温度範囲でも連続測定が可能です。ただし、最高使用温度はセンサーの包装材料によって異なります。熱硬化性樹脂センサーのもう一つの利点は、-50℃～100℃の温度範囲で温度係数が小さいため、広い範囲で容易に測定できることです。

すべての相対湿度センサーは温度に敏感で、ある温度で校正すると、別の温度で使用すると誤差が生じます。ポリマーセンサーの利点の 1 つは、温度依存性が低い、つまり温度係数が小さいことです。そのため、使用温度が校正温度と異なる場合、誤差は小さくなります。限界温度で使用する場合、または精度が高い場合は、電子的な温度補正が必要です。温度範囲が 50 °C 未満の場合は、温度補正が容易です。温度範囲が広い場合は、温度補正が困難です。ただし、最新のポリマーセンサーの精度は、狭い範囲で ±1%RH、広い温度および湿度の範囲で ±3%RH に達します。一定期間使用した後、または汚染された後は、再校正が必要です。

1.4.2

長所と短所

利点: このシステムには、応答が速く、温度と湿度の測定範囲が広く、直線性が優れ、ヒステリシスが小さく、安定性と再現性が優れ、温度係数が低く、コストが低いなどの利点があります。

デメリット: ほとんどありません。

1.5

抵抗型湿度計

1.5.1

測定原理と構造

感応材料は、第四級アンモニウム塩のポリマー溶液をマトリックスとし、官能基を樹脂ポリマーと反応させることで、三次元構造と立体構造を有する熱硬化性樹脂を生成​​し、優れた安定性を有します。相対湿度の変化は、陰極と陽極間の抵抗変化を引き起こします。

1.5.2

長所と短所

ヒステリシスや経年変化がなく、温度係数が低く、低コストで低消費電力です。温度範囲は-10℃～80℃、再現性は0.5%RH以上、精度はより高く、一般的に±2%RHですが、非常に狭い範囲では±1%RHに達することもあります。

デメリット：間接測定機器であるため、定期的な校正が必要であり、一部の汚染物質には適していません。広い温度範囲で使用する場合は、温度補正が必要です。静電容量式センサーよりも汚染物質の影響を受けやすいです。低湿度には適しておらず、相対湿度が15%RH未満になると感度が低下しますが、相対湿度が100%RHに近い場合でも良好な性能を発揮します。ただし、結露によりセンサーが損傷することがあります。

汚染物質の中には、抵抗型センサーに大きな影響を与えるものもあれば、静電容量型センサーに大きな影響を与えるものもあるため、センサーの選択は汚染物質の性質によって大きく左右されます。

1.6

機械式湿度計

1.6.1

測定原理と構造

毛髪、腸管膜、ナイロン、ポリイミドなどの有機高分子材料は、相対湿度によって長さが変化する。機械式湿度計はこの特性を利用し、上記材料を線状、帯状の湿度感応素子、または弾性材料に塗布して巻線状の湿度感応素子とする。そして、機械式増幅装置を介して、湿度変化による幾何学的変化を指針で指示したり、記録ペンで記録したりすることで、相対湿度を直接表示する。本発明は、実験室、コンピュータ室、倉庫、工場などの屋内環境の温度と湿度の測定に適している。

1.6.2

長所と短所

利点: 安価、ほとんどの汚染物質に敏感ではない、電源不要、永久記録

デメリット：ドリフトがあり、一定の湿度で長時間使用すると感度が失われ、0°C 以下で使用できず、応答が遅く、輸送や振動による揺れで性能が損なわれます。

1.7

乾湿球式湿度計

1.7.1

原理

乾湿球湿度計は、同一仕様の温度計 2 つで構成されています。1 つは乾湿球温度計と呼ばれ、温度泡を測定ガス中に露出させて周囲温度を測定し、その指示値は Ta (ta) で表されます。もう 1 つは湿潤球温度計で、専用のガーゼカバーで包んで湿潤状態を保ちます。湿潤球の周囲の空気が不飽和状態の場合、湿潤球のガーゼカバー上の水分は継続的に蒸発します。蒸発した水分は熱を吸収する必要があるため、湿潤球の温度が低下し、その指示値は Tw (tw) で表されます。湿潤球の水分蒸発速度は、周囲のガスの水分含有量と関係があります。ガスの湿度が低いほど、水分蒸発が速くなり、湿潤球の温度は低くなります。逆もまた同様です。乾湿球の正確な温度を取得した後、湿潤球の方程式を使用して湿度値を計算します。

乾湿球式湿度計は、そのシンプルさと低コストのため、過去かなり長い間、最も多く使用されてきたタイプです。

A humidity meter with good design and maintenance, in the temperature range of 5°C~80°C, if the temperature accuracy is ±0.2°C, the relative humidity accuracy is about ±3%RH. The accuracy of this principle is dependent on the accuracy of the thermometer. Platinum resistance thermometers are often used for some precise measurements. In general, the dry-wet ball hygrometer is a basic measurement method. If the calibrated thermometer is used and the operation is correct, such as the Assmann hygrometer, accurate, reliable and repeatable measurement results can be obtained. So in the past, this hygrometer was often used as a standard. However, many operators, especially in the industrial field, do not have enough energy and time, so the results are not accurate and unreliable. At present, the wet and dry spherical hygrometer is gradually replaced by modern instruments.

1.7.2

長所と短所

Benefits: When the relative humidity is close to 100%RH, a higher accuracy can be obtained. Although there will be errors if the wet ball thermometer is polluted or used improperly, the maintenance cost is very low because of the simple device. The invention can be used in the situation that the room temperature is higher than 100°C, which is the basic measurement, the stability is good, the stability is simple, the cost is low.

Disadvantage: Some techniques are needed to obtain accurate measurements and calculations are needed to obtain the final results. A large number of gas samples are required, and the gas samples may be humidified by a wet gauze. When the relative humidity of the measured gas is lower than 15%RH, it is very difficult to reduce the temperature of the wet ball. When the temperature of wet ball is lower than 0°C, it is difficult to obtain reliable results. The volume cannot be too small because water is constantly supplied to the wet ball thermometer. Because dust, oil or other pollutants can pollute the gauze, or the water flow is insufficient, the temperature of the wet ball is higher, and the result of relative humidity is higher. In addition, the factors that affect the results are temperature measurement error, wind speed, radiation error and so on. When the temperature difference of dry and wet ball is 0.1°C at 20°C, the relative humidity error is 1%RH.