《大气探测学》课件：大气探测学6空气湿度的测量（2015）.ppt

1、大大 气气 探探 测测 学学第六章第六章 空气湿度的测量空气湿度的测量空气湿度的测量空气湿度的测量n湿度参量及测湿方法n绝对测试法n热力学测湿干湿球温度表n吸湿测湿法毛发湿度表n凝结测湿法露点温度表n湿敏传感器6.1 湿度参数的定义和换算n湿度表示大气中水汽含量程度大小的物理量混合比比湿绝对湿度水气压饱和水气压?相对湿度6.1 湿度参数的定义和换算n主要的湿度测量方法称重法 直接称量出一定体积空气中的水汽含量吸湿法 利用吸湿物质吸收大气中的水分后引起 形变或电性能的变化来测量湿度露点法 测量凝结面降温产生凝结时的温度（露 点）来求算空气的湿度光学法 利用测量水汽对光辐射的吸收衰减作用 来测定空

2、气中水的含量热力学法 利用蒸发表面冷却降温的程度随湿度变 化的原理来测定湿度6.2 绝对测湿法n称重法（绝对测湿法）用吸湿剂完全吸收一定体积的湿空气中的水份，称量吸湿剂的重量的变化得到单位体积湿空气中所含有水分的重量。a = Mv/V抽气机流量计6.2 绝对测湿法n绝对湿度=吸湿后吸湿剂重量M-吸湿前吸湿剂重量M0 流量计计量抽入空气体积V a = Mv/V=（M- M0）/ Vn测量误差 | a| / a = ( 2| M|/a+| V| )/V增加抽入空气的体积可降低误差，优于0.2%n用于湿度计量一级标准6.3 干湿球温度表n基本原理干球温度表测量空气温度湿球温度表测温部分包扎纱布，润湿

3、蒸馏水，测量指示温度为湿球温度Tw。6.3 干湿球温度表n空气中水汽未达到饱和时n湿球表面的水分子不断蒸发n蒸发时消耗热量597卡/克（0）n湿球温度表示值下降n流经湿球表面的空气不断补给热量n。6.3 干湿球温度表n当湿球因蒸发而消耗的热量=从周围空气获得的热量湿球温度不再下降，维持一相对稳定的干湿球差n干湿球温度差的大小取决于当时的空气湿度湿度小，水份蒸发快，消耗热量多，湿球降温多湿度大，水份蒸发慢，消耗热量少，湿球降温少n另外影响干湿球温度差的因素还有通风速度、大气压力、几何形状和尺寸、润湿方式6.3 干湿球温度表n湿球上单位时间所蒸发出来的水的质量M=CS ( Etw e ) / Pn

4、蒸发M质量水分所消耗的热量Q=ML=LCS(Etwe)/Pn再干球气温为t，空气流过湿球表面交换热量（对流方式）S为湿球表面积，k为热交换系数 Q=KS（t tw ）n当收入热量与耗散热量平衡Q=Q时 Q = LCS(Etwe)/P = KS（t tw ） = Q 令 A=K/CL e = Etw AP（t tw ） 干湿球温度表测湿公式干湿球温度表测湿公式n e = Etw AP（t tw ）n其中A为干湿表系数 A=0.622*10E-3n通风干湿表n通风速度2.5M/S 湿球未结冰0.622 湿球结冰0.584n现用百叶箱球状干湿表n通风速度0.8M/S 湿球未结冰0.7947 湿球结冰

5、0.7947纯水平液面饱和水汽压的计算公式nlogEw=10.79574(1-T1/T)-5.02800log(T/T1) +1.50475*10-41-10-8.2969(T/T1) +0.42873*10-310 4.7699(1-T1/T)-1+0.78614 其中T1=273.16K T=273.15+ t 相对湿度U=( e / Ew)%3.13.1 水面饱和水汽压表水面饱和水汽压表T0O.10.20.30.40.50.60.70.80.9 单位： hPa 06.1070 6.1515 6.1963 6.2414 6.2868 6.3324 6.3784 6.4247 6.4712

6、6.518116.5653 6.6127 6.6605 6.7086 6.7570 6.8057 6.8547 6.9040 6.9536 7.003527.0538 7.1044 7.1553 7.2065 7.2581 7.3099 7.3621 7.4147 7.4675 7.520737.5743 7.6281 7.6823 7.7369 7.7918 7.8470 7.9026 7.9585 8.0148 8.071448.2284 8.1858 8.2435 8.3015 8.3599 8.4187 8.4778 8.5374 8.5972 8.6575 58.7181 8.779

7、1 8.8405 8.9023 8.9644 9.0269 9.0898 9.1531 9.2168 9.280869.3453 9.4102 9.4754 9.5411 9.6071 9.6736 9.7405 9.8077 9.8754 9.943571O.012 10.081 10.150 10.220 10.290 10.361 10.432 10.503 10.575 10.648810.720 10.794 10.867 10.941 11.016 11.091 11.166 11.242 11.319 11.395911.473 11.550 11.628 11.707 1l.7

8、86 11.866 11.946 12.026 12.107 12.189 1012.271 12.353 12.436 12.520 12.604 12.688 12.773 12.858 12.944 13.0311113.118 13.205 13.293 13.382 13.471 13.560 13.650 13.741 13.832 13.9231214.016 14.108 14.202 14.295 l4.390 14.485 14.580 14.676 14.772 14.8701314.967 15.065 15.164 15.263 15.363 15.464 15.56

9、5 15.667 15.769 15.8721415.975 16.079 16.184 16.289 16.395 16.501 16.608 16.716 16.824 16.933 1517.042 17.152 17.263 17.374 17.486 17.599 17.712 17.826 17.940 18.0551618.171 18.288 18.405 18.522 18.641 18.760 18.880 19.000 19.121 19.2431719.365 19.488 19.612 19.737 19.862 19.988 20.114 20.242 20.370

10、 20.4981820.628 20.758 20.889 21.020 21.153 21.286 21.419 21.554 21.689 21.8251921.962 22.099 22.238 22.376 22.516 22.657 22.798 22.940 23.083 23.226 2023.371 23.516 23.662 23.809 23.956 24.104 24.254 24.404 24.554 24.7062124.858 25.011 25.165 25.320 25.476 25.633 25.790 25.948 26.107 26.2672226.428

11、 26.590 26.752 26.915 27.080 27.245 27.411 27.577 27.745 27.9142328.083 28.254 28.425 28.597 28.771 28.945 29.120 29.296 29.472 29.6502429.829 30.009 30.189 30.371 30.553 30.737 30.921 31.106 31.293 31.480T0O.10.20.30.40.50.60.70.80.9 单位： hPa 2531.668 31.858 32.048 32.239 32.431 32.624 32.819 33.014

12、 33.210 33.4072633.606 33.805 34.005 34.207 34.409 34.613 34.817 35.023 35.229 35.4372735.646 35.856 36.067 36.279 36.492 36.706 36.921 37.137 37.355 37.5732837.793 38.014 38.236 38.459 38.683 38.908 39.135 39.362 39.591 39.8212940.052 40.284 40.517 40.752 40.988 41.225 41.463 41.702 41.943 42.184 3

13、042.427 42.671 42.917 43.163 43.411 43.660 43.910 44.162 44.415 44.6693144.924 45.181 45.439 45.698 45.958 46.220 46.483 46.747 47.013 47.2803247.548 47.817 48.088 48.360 48.634 48.909 49.185 49.463 49.741 50.0223350.303 50.587 50.871 51.157 51.444 51.732 52.022 52.314 52.607 52.9013453.197 53.494 5

14、3.792 54.092 54.394 54.697 55.001 55.307 55.614 55.923 3556.233 56.545 56.858 57.173 57.489 57.807 58.126 58.447 58.769 59.0933659.418 59.745 60.O74 60.404 60.735 61.069 61.404 61.740 62.078 62.4173762.759 63.101 63.446 63.792 64.140 64.489 64.840 65.193 65.547 65.9033866.260 66.620 66.981 67.343 67

15、.708 68.074 68.441 68.811 69.182 69.5553969.930 70.306 70.684 71.064 71.446 71.829 72.214 72.601 72.990 73.381 4073.773 74.168 74.564 74.961 75.361 75.763 76.166 76.571 76.978 77.3874177.798 78.211 78.625 79.042 79.460 79.880 80.303 80.727 81.153 81.5814282.011 82.443 82.876 83.312 83.750 84.190 84.

16、632 85.075 85.521 85.9694366.419 86.870 87.324 87.780 85.238 88.698 89.160 89.624 90.091 90.5554491.029 91.502 91.976 92.453 92.932 93.413 93.896 94.381 94.869 95.358 4595.850 96.344 96.840 97.339 97.839 98.342 98.847 99.354 99.863 100.3846100.89 101.41 101.92 102.44 102.97 103.49 104.02 104.55 105.

17、08 105.6247106.15 106.69 107.24 107.78 108.33 108.87 109.43 109.98 110.53 111.0948111.65 112.22 112.78 113.35 113.92 114.49 115.07 115.65 116.23 116.0149117.40 117.98 118.57 119.l7 119.76 120.36 120.96 121.56 122.17 122.786.3 干湿球温度表n关于测湿公式的应用n关于A值的讨论6.4 毛发湿度表n毛发湿度表（零下10时使用）和毛发湿度计（自记仪器）的感应元件脱脂毛发n脱脂毛发

18、的长度能随空气湿度的变化而改变。湿度增大，毛发伸长，湿度减少，毛发缩短相对湿度变化从0100%，变化率为2.5%n经验公式：某一湿度下的长度改变量L0100%总伸长量L0相对湿度ULg U = 0.918 + 1.086 L/ L0U%L/ L06.4 毛发湿度表n毛发感湿原理毛发微孔吸湿假说蛋白物质感湿假说n主要误差滞后误差毛发长度随温度不规律变化低湿瘫痪现象，在相对湿度低于30%环境长期放置后，误差增大。6.5 露点温度表n露点在气压不变条件下，使空气冷却达到 饱和有露凝成时的温度n霜点在气压不变条件下，使空气冷却达到 饱和有霜凝成时的温度n使空气在一个光洁的金属镜面上等压降温，当温度降至

19、空气的露点温度时，镜面上开始有微小的露珠凝结，测定金属表面温度，就可以确定空气的露点温度。露点温度 0 凝结为水滴霜点温度 0 凝结为冰晶 6.5.1 露点温度表结构n传感器组件n光学检测组件n温度控制组件6.5.2 露点温度表工作程序1.加热，传感器温度高于露点温度，无凝结2.降温至镜面有雾状凝结物，停止降温3.测量镜面温度，记Td4.加热至镜面雾状凝结物消失，记Td+5.返回2循环6.计算多次Td、Td+平均值可得到露点温度（霜点温度）6.6 湿敏传感器n湿敏电阻湿敏元件的电阻值随空气湿度变化的元件碳膜湿敏电阻绝缘基体、感湿层、电极、引线感湿层：溶胀性好的高分子聚合物、炭黑粒子分散悬浮其中

20、高分子聚合物吸湿膨胀，碳粒子接触概率减少，电阻值增大高分子聚合物脱水收缩，碳粒子接触概率增加，电阻值减小陶瓷湿敏电阻多孔陶瓷基体、梳妆电极、引线多孔材料干燥时是绝缘体，吸收水分后，电阻值减少空气湿度越大，材料吸收的是分子越多，电阻越小6.6 湿敏传感器测量范围20%95%RH测量精度5%RH湿滞回差1RH （ ，15RH95RH15RH）年漂移2%RH工作电压1.02.0V AC工作频率1002000HZ环境温度存储环境, 10%RH80%RH6.6 湿敏传感器6.6 湿敏传感器6.6 湿敏传感器n湿敏电阻元件的温度系数n湿敏电阻的湿滞效应6.6 湿敏传感器n湿敏电容HUMICAP 180R湿敏电容元件的介电常数随相对湿度变化感湿膜、玻璃基板、电极引线串联电容结构 瑞士 SENSIRION 温湿度传感器 SHT75湿度测量范围：0-100%RH 湿度测量精度：1.8%RH 温度测量范围：-40-123.8 温度测量精度：0.3 工作电压：2.2-5.5VDC 数字信号输出