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(gè)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(shí)，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(gè)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(shí)，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(shí)間常數(shù)不同，對濕度的敏感度就不同，時(shí)間常數(shù)大的傳感器反應(yīng)遲鈍，而時(shí)間常數(shù)小的傳感器反應(yīng)靈敏，這樣，導(dǎo)致在同一時(shí)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(gè)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(gè)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(shí),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(gè)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(shí),A值基本保持穩(wěn)定,此時(shí)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(shí)間短的傳感器外,還需要從以下幾個(gè)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(shí)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(gè)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(shí)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(shí)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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