《第五章湿度测量精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章湿度测量精选文档.ppt（84页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第五章湿度第五章湿度测量量本讲稿第一页，共八十四页第五章第五章 湿度测量湿度测量2022/10/182 25.15.1概述概述5.25.2常用测湿仪器常用测湿仪器5.35.3标准仪器和校准标准仪器和校准本讲稿第二页，共八十四页5.1.0为何要何要进行行湿湿度度观测？5.1.1空空气湿气湿度的定度的定义5.1.2表示表示湿湿度的度的参参量量2022/10/185.1 概述概述5.1.3空空气湿气湿度的度的测量方法量方法本讲稿第三页，共八十四页5.1.0 5.1.0 为何要进行湿度观测为何要进行湿度观测？大气中的湿度及其变化与天气变化有密切的关系：大气中的湿度及其变化与天气变化有密切的关系：n大气
2、中的水汽，是形成云雾、降水现象的重要因素，大气中水汽的水相转换是重要的能量传递方式。因此，湿度的变化往往是天气变化的前奏；n低层大气中的水汽含量还直接影响农作物的生长；n在工业生产方面也对湿度条件提出种种要求。因此，空气湿度是重要的观测项目之一因此，空气湿度是重要的观测项目之一。本讲稿第四页，共八十四页5.1.1 空气湿度的定义空气湿度的定义一、概念一、概念v空气湿度，简称湿度，是表示空气中水汽含量和潮湿空气湿度，简称湿度，是表示空气中水汽含量和潮湿程度的物理量。程度的物理量。v地面观测中测定的是离地面地面观测中测定的是离地面1.50米高度处的湿度。米高度处的湿度。本讲稿第五页，共八十四页5.
3、1.1 空气湿度的定义空气湿度的定义二、地面气象观测中测定的几种湿度量二、地面气象观测中测定的几种湿度量（一）水汽压（一）水汽压（e）：大气中水汽所具有的压强，也称水汽张力。是大：大气中水汽所具有的压强，也称水汽张力。是大气压强的一部分。单位：百帕（气压强的一部分。单位：百帕（hPa），取一位小数，），取一位小数，v空气中水汽达到饱和状态时的水汽压称为饱和水汽压空气中水汽达到饱和状态时的水汽压称为饱和水汽压（或最大水（或最大水汽张力），以汽张力），以eW表示，是温度的函数。表示，是温度的函数。（二）相对湿度（二）相对湿度（U）：空气中实有水汽压与同一温、压条件下的饱：空气中实有水汽压与同一温、
4、压条件下的饱和水汽压的百分比，取整数。和水汽压的百分比，取整数。（三）露点温度（三）露点温度（td）：湿空气在水汽含量不变的条件下，等压冷却：湿空气在水汽含量不变的条件下，等压冷却到饱和时的温度。单位到饱和时的温度。单位，取一位小数。，取一位小数。(5-1)本讲稿第六页，共八十四页5.1.2 表示湿度的参量表示湿度的参量常用的几种如下：常用的几种如下：（1）湿空气的混合比）湿空气的混合比r：空气中水汽质量：空气中水汽质量mv与干空气（与水汽相与干空气（与水汽相结合成湿空气）质量结合成湿空气）质量ma之比，即之比，即(5-2)（2）比湿）比湿q（湿空气的质量浓度或水汽含量）：水汽质量（湿空气的质
5、量浓度或水汽含量）：水汽质量mv与此水与此水汽所在的湿空气质量汽所在的湿空气质量mv+ma之比，即之比，即（3）水汽浓度（混合气体中水汽密度或绝对湿度）水汽浓度（混合气体中水汽密度或绝对湿度）V：水汽质量：水汽质量mv与与混合气体所占有的容积混合气体所占有的容积V之比，即之比，即(5-3)(5-4)本讲稿第七页，共八十四页5.1.2 表示湿度的参量表示湿度的参量（4）湿空气样本中水汽的摩尔份数：由干空气质量）湿空气样本中水汽的摩尔份数：由干空气质量ma和水汽质量和水汽质量mv组成的湿空气样本中水汽的摩尔份数组成的湿空气样本中水汽的摩尔份数V，是，是水汽摩尔数水汽摩尔数nV与样本与样本的摩尔总数
6、的摩尔总数nV+na之比之比：(5-5)式中，式中，nV=mV/MV；na=ma/Ma样本中干空气的摩尔数。样本中干空气的摩尔数。（5）水汽压）水汽压e：空气中水汽部分作用在单位面积上的压力，多数测：空气中水汽部分作用在单位面积上的压力，多数测湿元件能直接测量的湿度量值。当湿空气的总压为湿元件能直接测量的湿度量值。当湿空气的总压为p和混合比为和混合比为r时，水汽压时，水汽压e定义为定义为(5-7)（6）饱和水汽压：分为纯水汽的饱和水汽压）饱和水汽压：分为纯水汽的饱和水汽压及及湿空气的饱和水汽压。湿空气的饱和水汽压。纯水汽的饱和水汽压纯水汽的饱和水汽压eW（或（或ei）：相对于水的纯水汽的饱和水
7、汽压）：相对于水的纯水汽的饱和水汽压eW，就是在相同的温度和气压下，与具有平表面的纯水共处于中性平衡状，就是在相同的温度和气压下，与具有平表面的纯水共处于中性平衡状态的水汽压。态的水汽压。本讲稿第八页，共八十四页5.1.2 表示湿度的参量表示湿度的参量v同理，相对于冰的纯水汽的饱和水汽压同理，相对于冰的纯水汽的饱和水汽压ei可依此类推。可依此类推。eW和和ei只与温只与温度有关。度有关。v湿空气的饱和水汽压湿空气的饱和水汽压eW：在气压：在气压p和温度和温度T下，相对于水面的湿下，相对于水面的湿空气饱和和水汽压定义为空气饱和和水汽压定义为(5-8)同理，在气压同理，在气压p和温度和温度T下，相
8、对于冰面的湿空气饱和水汽压下，相对于冰面的湿空气饱和水汽压ei定定义为义为(5-9)式中，式中，rW和和ri湿空气对水面、冰面的饱和混合比。湿空气对水面、冰面的饱和混合比。v纯水饱和水汽压和湿空气的饱和水汽压之间的关系：在气象学所涉及的纯水饱和水汽压和湿空气的饱和水汽压之间的关系：在气象学所涉及的气压和温度的范围内，气压和温度的范围内，eW=eW，ei=ei 。其误差在其误差在0.5%以内。以内。本讲稿第九页，共八十四页5.1.2 表示湿度的参量表示湿度的参量（7）热力学露点温度）热力学露点温度Td和霜点温度和霜点温度Tfv热力学露点温度热力学露点温度Td：气压为：气压为p和混合比为和混合比为
9、r的湿空气，在给定气压的湿空气，在给定气压下，相对于水面达到饱和状态时，其饱和混合比与给定的混合比下，相对于水面达到饱和状态时，其饱和混合比与给定的混合比r相等相等的湿空气所处的温度。的湿空气所处的温度。v热力学霜点温度热力学霜点温度Tf：气压为：气压为p和混合比为和混合比为r的湿空气，在给定气的湿空气，在给定气压下，相对于冰面达到饱和状态时，其饱和混合比与给定的混压下，相对于冰面达到饱和状态时，其饱和混合比与给定的混合比相等的湿空气所处的温度。合比相等的湿空气所处的温度。本讲稿第十页，共八十四页5.1.2 表示湿度的参量表示湿度的参量（8）气压为）气压为p和温度为和温度为T的湿空气相对于水面
10、的相对湿度的湿空气相对于水面的相对湿度Uw：v等于此湿空气中水汽的摩尔份数等于此湿空气中水汽的摩尔份数V，与在相同温度，与在相同温度T和相同气压和相同气压p的湿空气达到相对于水面的饱和状态所应有的水汽摩尔份数的湿空气达到相对于水面的饱和状态所应有的水汽摩尔份数vw之比的百分数。之比的百分数。(5-11)本讲稿第十一页，共八十四页5.1.3 空气湿度的测量方法空气湿度的测量方法气象上用于测量空气湿度的方法，主要有以下几种：气象上用于测量空气湿度的方法，主要有以下几种：（1）干湿表法）干湿表法：利用蒸发表面冷却降温的程度随湿度：利用蒸发表面冷却降温的程度随湿度而变的原理来测定水汽压。而变的原理来测
11、定水汽压。主要用于气象观测工作，也常用作校准。主要用于气象观测工作，也常用作校准。（2）吸收法）吸收法：利用吸湿物质吸湿后的尺度变化或电性：利用吸湿物质吸湿后的尺度变化或电性能变化来测相对湿度。能变化来测相对湿度。主要用于自动测量上，常用吸湿物质有毛发、肠膜元主要用于自动测量上，常用吸湿物质有毛发、肠膜元件、氯化锂、氧化铝等。件、氯化锂、氧化铝等。（3）凝结法）凝结法：测量凝结面降温产生凝结时的温度，即：测量凝结面降温产生凝结时的温度，即露点温度。露点温度。可用于气象观测或工作标准。可用于气象观测或工作标准。本讲稿第十二页，共八十四页5.1.3 空气湿度的测量方法空气湿度的测量方法（4）电磁辐
12、射吸收法）电磁辐射吸收法：利用水汽对电磁辐射的吸收：利用水汽对电磁辐射的吸收来测量湿度。来测量湿度。在电磁波谱中，最有用的区域是紫外区和红外区。在电磁波谱中，最有用的区域是紫外区和红外区。因此，这项技术常归类为光学测湿法。因此，这项技术常归类为光学测湿法。（5）称重法）称重法：直接对一个空气样品的水汽含量进行：直接对一个空气样品的水汽含量进行绝对的测量，并以混合比表示此空气样品的湿度。绝对的测量，并以混合比表示此空气样品的湿度。此方法准确度高，但方法复杂，需要时间长，操作此方法准确度高，但方法复杂，需要时间长，操作复杂，一般只在实验室用来对参考标准器提供绝对复杂，一般只在实验室用来对参考标准器
13、提供绝对校准。校准。本讲稿第十三页，共八十四页5.2.1干干湿湿球球湿湿度表度表5.2.2 毛毛发湿湿度表和毛度表和毛发湿湿度度计5.2.3 露点露点湿湿度表度表5.2.4 电电学湿学湿度表度表2022/10/1814145.2 常用测湿仪器常用测湿仪器5.2.5 电磁磁辐射吸收射吸收湿湿度表度表本讲稿第十四页，共八十四页5.2.1 干湿球湿度表干湿球湿度表一、测量原理一、测量原理二、干湿表测湿系数二、干湿表测湿系数A三、干湿表的测量误差来源三、干湿表的测量误差来源四、低于冰点时湿球的操作四、低于冰点时湿球的操作本讲稿第十五页，共八十四页5.2.1 干湿球湿度表干湿球湿度表一、测量原理一、测量
14、原理（一）结构与测湿原理（一）结构与测湿原理图图 5 1 干湿球湿度表干湿球湿度表主要由两支型号完全一样的温度表组主要由两支型号完全一样的温度表组成。其中一支温度表的感应部分的表成。其中一支温度表的感应部分的表面包上润湿的纱布，称为面包上润湿的纱布，称为湿球或冰球湿球或冰球；另一支温度表的感应部分则简单地另一支温度表的感应部分则简单地裸置于空气中，称为裸置于空气中，称为干球干球。两支温。两支温度表置于相同的环境之中。度表置于相同的环境之中。当空气中的水汽含量未达饱和时，湿球当空气中的水汽含量未达饱和时，湿球表面的水份不断然发，消耗湿球的热量表面的水份不断然发，消耗湿球的热量而降温；同时又从流经
15、湿球的空气中不而降温；同时又从流经湿球的空气中不断取得热量补给。断取得热量补给。当湿球因蒸发而消耗当湿球因蒸发而消耗的热量和从周围空气中获得的热量相平的热量和从周围空气中获得的热量相平衡时，湿球温度就不再继续下降衡时，湿球温度就不再继续下降。从而。从而维持了一相对稳定的干湿球温度差。维持了一相对稳定的干湿球温度差。本讲稿第十六页，共八十四页5.2.1 干湿球湿度表干湿球湿度表v干湿球温度差值的大小，主要与当时的空气湿度有干湿球温度差值的大小，主要与当时的空气湿度有关关。空气湿度越小，湿球表面水分蒸发就越快，湿。空气湿度越小，湿球表面水分蒸发就越快，湿球温度降得越多，干湿球温度差就越大；反之，湿
16、球温度降得越多，干湿球温度差就越大；反之，湿度大，湿球水份蒸发慢，湿球温度降低得少，干湿度大，湿球水份蒸发慢，湿球温度降低得少，干湿球温度差就小。球温度差就小。当然干湿球温度差值的大小还与其它一些因素，如湿球附近的通风速度、当然干湿球温度差值的大小还与其它一些因素，如湿球附近的通风速度、气压、湿球大小、润湿方式等有关。气压、湿球大小、润湿方式等有关。v我们可以根据干湿球温度值，以及一些其它因素，我们可以根据干湿球温度值，以及一些其它因素，从理论上推算出当时的空气湿度来从理论上推算出当时的空气湿度来。本讲稿第十七页，共八十四页5.2.1 干湿球湿度表干湿球湿度表（二）干湿表实用测湿公式（二）干湿
17、表实用测湿公式v湿球球部同时进行两个热量吸收过程：湿球球部同时进行两个热量吸收过程：(a)球部表面水分蒸发，带走(吸收)湿球球部热量；(b)球部温度低于周围气温，从周围空气吸收热量；v二者到达平衡，湿球温度不再下降，由此可求出干湿表实用测湿公二者到达平衡，湿球温度不再下降，由此可求出干湿表实用测湿公式式本讲稿第十八页，共八十四页5.2.1 干湿球湿度表干湿球湿度表(a)单位时间内湿球表面纱布上蒸发单位时间内湿球表面纱布上蒸发M克水分，带走热量克水分，带走热量Q：(5-15)(5-14)式中，式中，S：湿球球部的表面积，：湿球球部的表面积，etW：湿球温度下的饱和水汽压，：湿球温度下的饱和水汽压
18、，e：当时：当时空气中的水汽压，空气中的水汽压，P：当时的气压，：当时的气压，C：随风速而变的系数。：随风速而变的系数。L蒸发潜热。蒸发潜热。由道尔顿蒸发定律由道尔顿蒸发定律式中式中S：进行热交换的表面积，即湿球球部表面积，：进行热交换的表面积，即湿球球部表面积，t：干球温度，：干球温度，tW：湿球温度，：湿球温度，k：热量交换系数。：热量交换系数。(c)当球部表面水分蒸发带走球部热量，与球部从周围空气吸热相等当球部表面水分蒸发带走球部热量，与球部从周围空气吸热相等时，湿球温度就不再下降而稳定在某一个数值上，此时时，湿球温度就不再下降而稳定在某一个数值上，此时Q=Q.=(b)单位时间内湿球球部
19、从周围空气吸收的热量单位时间内湿球球部从周围空气吸收的热量Q:本讲稿第十九页，共八十四页5.2.1 干湿球湿度表干湿球湿度表v即：即：此式即为此式即为干湿表实用测湿公式干湿表实用测湿公式。式中，式中，A=k/(CL)为为干湿表测湿系数干湿表测湿系数。(5-16)式中，式中，e：当时空气中的水汽压。：当时空气中的水汽压。etW：湿球温度下的饱和水汽压。：湿球温度下的饱和水汽压。P：当时的气压。：当时的气压。t：干球温度，：干球温度，tW：湿球温度。：湿球温度。本讲稿第二十页，共八十四页5.2.1 干湿球湿度表干湿球湿度表一、测量原理一、测量原理二、干湿表测湿系数二、干湿表测湿系数A三、干湿表的测
20、量误差来源三、干湿表的测量误差来源四、低于冰点时湿球的操作四、低于冰点时湿球的操作本讲稿第二十一页，共八十四页5.2.1 干湿球湿度表干湿球湿度表二、干湿表测湿系数二、干湿表测湿系数A影响干湿表测湿系数影响干湿表测湿系数A的因素：的因素：v从实用测湿公式来看，干湿表系数从实用测湿公式来看，干湿表系数A=k/(CL)主要取决于流经主要取决于流经湿球球部的风速。湿球球部的风速。v实际上实际上A值也与湿度大小、形状、质料以包裹的纱布和湿润方式疗值也与湿度大小、形状、质料以包裹的纱布和湿润方式疗关。关。可以从理论上来计算可以从理论上来计算A值，但实用上决定值，但实用上决定A值都用实验直接测定。值都用实
21、验直接测定。本讲稿第二十二页，共八十四页5.2.1 干湿球湿度表干湿球湿度表对于固定形状、大小的干湿表来说，对于固定形状、大小的干湿表来说，A值基本上只与风速有关，值基本上只与风速有关，如图如图 5 2所示。所示。在通风速率较低时，在通风速率较低时，A值显著值显著地受通风速率的影响地受通风速率的影响；在通风速率为在通风速率为35m/s（对（对常规尺度的温度表而言）常规尺度的温度表而言）或更高时或更高时，对于设计精良的，对于设计精良的干湿表，干湿表，A值实质上就不再随值实质上就不再随通风速率而变化通风速率而变化。图 52 A值随风速变化的测定结果本讲稿第二十三页，共八十四页5.2.1 干湿球湿度
22、表干湿球湿度表从从A值随风速的变化关系，我们可以得到一个启示，值随风速的变化关系，我们可以得到一个启示，为了使湿为了使湿球温度读数稳定，简化湿度计算，最好用人工通风方法在湿球球温度读数稳定，简化湿度计算，最好用人工通风方法在湿球附近维持较大的固定风速附近维持较大的固定风速（世界气象组织推荐（世界气象组织推荐24m/s），），使使A值保持为一常数值保持为一常数，以便在实践中具体实现测湿公式成立的理想条，以便在实践中具体实现测湿公式成立的理想条件。件。本讲稿第二十四页，共八十四页5.2.1 干湿球湿度表干湿球湿度表一、测量原理一、测量原理二、干湿表测湿系数二、干湿表测湿系数A三、干湿表的测量误差来
23、源三、干湿表的测量误差来源四、低于冰点时湿球的操作四、低于冰点时湿球的操作本讲稿第二十五页，共八十四页5.2.1 干湿球湿度表干湿球湿度表三、干湿表的测量误差来源三、干湿表的测量误差来源（a）温度表的示值误差）温度表的示值误差：湿球湿球/冰球温度误差会引起相对湿度的显著计冰球温度误差会引起相对湿度的显著计算误差算误差。空气温度空气温度()由湿球由湿球(冰球冰球)温度误差引温度误差引起的相对湿度误差起的相对湿度误差(%)(tx)=0.5K(tx)=0.1K306012202751014308210512040.53030.54020.55021当当t0时为湿球时为湿球;当当t0时为冰球。时为冰球
24、。v条件：条件：相对湿度相对湿度=50%；湿球湿球/冰球温度误差量冰球温度误差量=(tx)。v结果：结果：由此湿球由此湿球/冰球温度冰球温度(包含包含误差误差)计算相对湿度引起了计算相对湿度引起了显著误差。显著误差。本讲稿第二十六页，共八十四页5.2.1 干湿球湿度表干湿球湿度表 因此，在干湿表方法的测量中，必须知道温度表在其实际测温范因此，在干湿表方法的测量中，必须知道温度表在其实际测温范围内的示值误差，以便在应用湿度查算表之前可以将所有读数予围内的示值误差，以便在应用湿度查算表之前可以将所有读数予以修正。以修正。（b）温度表的滞后系数）温度表的滞后系数：要使得干湿表的准确度为最高，就需要使
25、：要使得干湿表的准确度为最高，就需要使干球温度表和湿球温度表具有近乎相同的滞后系数；对于球部形状干球温度表和湿球温度表具有近乎相同的滞后系数；对于球部形状尺寸都相同的温度表，湿球温度表的滞后明显小于干球温度表的滞尺寸都相同的温度表，湿球温度表的滞后明显小于干球温度表的滞后；后；（c）与通风有关的误差）与通风有关的误差：由于通风不合要求和应用了不合适的湿度：由于通风不合要求和应用了不合适的湿度查算表，引起的误差就变得更为严重；查算表，引起的误差就变得更为严重；（d）由于湿球上有过量的冰壳而引起的误差）由于湿球上有过量的冰壳而引起的误差：因为厚的冰壳会增大温度：因为厚的冰壳会增大温度表的滞后，所以
26、应当立即将球部浸入蒸馏水中以除去冰壳；表的滞后，所以应当立即将球部浸入蒸馏水中以除去冰壳；本讲稿第二十七页，共八十四页5.2.1 干湿球湿度表干湿球湿度表（e）由于湿球纱布套受污染或用了不纯净的水而引起的误差）由于湿球纱布套受污染或用了不纯净的水而引起的误差：由于存：由于存在能使水汽压发生变化的物质，就有可能引起很大的误差。湿在能使水汽压发生变化的物质，就有可能引起很大的误差。湿球和纱布套必须定期放在蒸馏水中清洗，以除去可溶解的杂质。球和纱布套必须定期放在蒸馏水中清洗，以除去可溶解的杂质。在一些地区（如在海洋或近海区，或者在空气受到污染的地区）在一些地区（如在海洋或近海区，或者在空气受到污染的
27、地区）应比其它地区进行清洗的次数要更多些；应比其它地区进行清洗的次数要更多些；（f）因温度表表身对湿球球部的热传导而引起的误差）因温度表表身对湿球球部的热传导而引起的误差：温度表表：温度表表身传向湿球球部的热量会减少湿球温度的下降量，从而导致测定的身传向湿球球部的热量会减少湿球温度的下降量，从而导致测定的湿度值过高，在相对湿度较低时这种影响最为明显。这种影响可以湿度值过高，在相对湿度较低时这种影响最为明显。这种影响可以通过将纱布套的上端加长使之高出球部至少通过将纱布套的上端加长使之高出球部至少2cm而得到有效的消除。而得到有效的消除。本讲稿第二十八页，共八十四页5.2.1 干湿球湿度表干湿球湿
28、度表一、测量原理一、测量原理二、干湿表测湿系数二、干湿表测湿系数A三、干湿表的测量误差来源三、干湿表的测量误差来源四、低于冰点时湿球的操作四、低于冰点时湿球的操作本讲稿第二十九页，共八十四页5.2.1 干湿球湿度表干湿球湿度表四、低于冰点时湿球的操作四、低于冰点时湿球的操作v低于冰点时干湿表很难操作，但是，在遇到这种情况时仍需使用干低于冰点时干湿表很难操作，但是，在遇到这种情况时仍需使用干湿表。当湿球温度低于湿表。当湿球温度低于0时，棉纱布就不能以其毛细作用将水从时，棉纱布就不能以其毛细作用将水从贮水器引送到湿球纱布套上。干湿表的温度表要有人工通风；如果贮水器引送到湿球纱布套上。干湿表的温度表
29、要有人工通风；如果没有人工通风，湿球的操作就会极其困难。没有人工通风，湿球的操作就会极其困难。v水的温度必须尽可能接近冰点。如果在温度表球部的下端形成小冰水的温度必须尽可能接近冰点。如果在温度表球部的下端形成小冰珠，就应当将球部浸在水中直到冰珠融化。珠，就应当将球部浸在水中直到冰珠融化。v在湿球纱布套被润湿后，湿球温度达到稳定读数所需的时间取决在湿球纱布套被润湿后，湿球温度达到稳定读数所需的时间取决于通风速率和实际的湿球温度。一支没有通风的湿球温度表通常于通风速率和实际的湿球温度。一支没有通风的湿球温度表通常需要一刻钟到三刻钟的时间，而通风的温度表则快得多。主要是需要一刻钟到三刻钟的时间，而通
30、风的温度表则快得多。主要是要在合适的时间使湿球上形成一层新的冰膜。要在合适的时间使湿球上形成一层新的冰膜。本讲稿第三十页，共八十四页5.2.1 干湿球湿度表干湿球湿度表v过冷却水对湿球的影响可用两种方法处理：过冷却水对湿球的影响可用两种方法处理：（a）当湿球被冰或过冷却水裹住时，可分别使用各自不同的查）当湿球被冰或过冷却水裹住时，可分别使用各自不同的查算表。但是，为了确定该用哪种查算表，必须在每次观测之后，算表。但是，为了确定该用哪种查算表，必须在每次观测之后，用雪晶或铅笔或其它物品去碰一下湿球。如果湿球温度向用雪晶或铅笔或其它物品去碰一下湿球。如果湿球温度向0方向上升，然后又向下降落，那么就
31、可以确定在观测时湿球上方向上升，然后又向下降落，那么就可以确定在观测时湿球上裹的是过冷却水。裹的是过冷却水。（b）只用一种适用于湿球为冰裹的查算表，但需按照（）只用一种适用于湿球为冰裹的查算表，但需按照（a）项所述）项所述方法先使过冷却水冻结，为了节约时间并确保湿球为冰所裹，观方法先使过冷却水冻结，为了节约时间并确保湿球为冰所裹，观测员在润湿球部之后应尽早地使湿球上的水冻结。通常，从润湿测员在润湿球部之后应尽早地使湿球上的水冻结。通常，从润湿后的温度表在冻结时的表现就可以确定湿球上所裹的是冰还是过后的温度表在冻结时的表现就可以确定湿球上所裹的是冰还是过冷却水。但是，这里建议的方法是：在每次观测
32、时，只要湿球温冷却水。但是，这里建议的方法是：在每次观测时，只要湿球温度低于度低于0，就可以使水冻结，而无需注意润湿后的温度表的示，就可以使水冻结，而无需注意润湿后的温度表的示度变化。度变化。本讲稿第三十一页，共八十四页5.2.2 毛发湿度表和毛发湿度计毛发湿度表和毛发湿度计一、概述（毛发长度与相对湿度的关系）一、概述（毛发长度与相对湿度的关系）二、毛发湿度表和毛发湿度计的构造二、毛发湿度表和毛发湿度计的构造三、观测方法三、观测方法四、误差来源四、误差来源本讲稿第三十二页，共八十四页5.2.2 毛发湿度表和毛发湿度计毛发湿度表和毛发湿度计一、概述（毛发长度与相对湿度的关系）一、概述（毛发长度与
33、相对湿度的关系）v很早就有人发现，很早就有人发现，脱脂人发长度随空气中相对湿度而变化：脱脂人发长度随空气中相对湿度而变化：相对湿度增大时，毛发会伸长；反之，毛发则缩短相对湿度增大时，毛发会伸长；反之，毛发则缩短。v已经证实，已经证实，毛发长度的变化主要是相对于水面毛发长度的变化主要是相对于水面（包括气温高于（包括气温高于0和低于和低于0）的相对湿度的函数的相对湿度的函数；而且，当相对湿度由；而且，当相对湿度由0%变化到变化到100%时，毛发的增长量约为时，毛发的增长量约为22.5%。但在各不同的湿度上其伸长。但在各不同的湿度上其伸长量是不均等的。量是不均等的。v表表 5-2列出不同相对湿度情况
34、下，毛发伸长量对总伸长量列出不同相对湿度情况下，毛发伸长量对总伸长量L0 的的百分比：百分比：相对湿度相对湿度(%)0102030405060708090100毛发伸长量毛发伸长量(对对L0的的%)020.9 38.8 52.8 63.7 72.2 79.2 85.2 90.5 95.4 100相对湿度变化相同时，低湿时毛发伸长量大，高湿时毛发伸长量小。相对湿度变化相同时，低湿时毛发伸长量大，高湿时毛发伸长量小。即湿度小时，毛发灵敏度大；湿度大时，毛发灵敏度小。即湿度小时，毛发灵敏度大；湿度大时，毛发灵敏度小。本讲稿第三十三页，共八十四页5.2.2 毛发湿度表和毛发湿度计毛发湿度表和毛发湿度计
35、v利用毛发随空气湿度大小而改变长度的特性，可以制成测定空气利用毛发随空气湿度大小而改变长度的特性，可以制成测定空气相对湿度的仪器相对湿度的仪器毛发湿度表与湿度计毛发湿度表与湿度计。v毛发经过滚轧使其截面变为椭园形并用乙醇将其中的油脂性物质毛发经过滚轧使其截面变为椭园形并用乙醇将其中的油脂性物质溶出之后，毛发的表面积与其所包容的体积之比增大，而滞后系溶出之后，毛发的表面积与其所包容的体积之比增大，而滞后系数变小，这与在低温下应用毛发特别有关。数变小，这与在低温下应用毛发特别有关。滚轧之后虽然毛发的抗拉强度变小，但却获得了比较线性的响应滚轧之后虽然毛发的抗拉强度变小，但却获得了比较线性的响应函数。
36、毛发若经过用硫化钡（函数。毛发若经过用硫化钡（BaS）或硫化钠（）或硫化钠（Na2S）的化学处理）的化学处理后，其响应线性度会更好。后，其响应线性度会更好。v在很少出现或从不出现极低温度和极低湿度的情况下或时段内，毛发在很少出现或从不出现极低温度和极低湿度的情况下或时段内，毛发湿度计、毛发湿度表可以认为是令人满意的适用仪器：湿度计、毛发湿度表可以认为是令人满意的适用仪器：构造应尽可能简单，即使因此而使得仪器具有非线性的刻度也无所谓；构造应尽可能简单，即使因此而使得仪器具有非线性的刻度也无所谓；这一点对工业地区尤为重要，因为空气中污染物可能作用在机械的这一点对工业地区尤为重要，因为空气中污染物可
37、能作用在机械的活动部份并使其间的摩擦增大。活动部份并使其间的摩擦增大。本讲稿第三十四页，共八十四页5.2.2 毛发湿度表和毛发湿度计毛发湿度表和毛发湿度计一、概述（毛发长度与相对湿度的关系）一、概述（毛发长度与相对湿度的关系）二、毛发湿度表和毛发湿度计的构造二、毛发湿度表和毛发湿度计的构造三、观测方法三、观测方法四、误差来源四、误差来源本讲稿第三十五页，共八十四页5.2.2 毛发湿度表和毛发湿度计毛发湿度表和毛发湿度计二、毛发湿度表和毛发湿度计的构造二、毛发湿度表和毛发湿度计的构造1、毛发湿度表、毛发湿度表 感应部分是脱脂的人发，装在金属架内。感应部分是脱脂的人发，装在金属架内。毛发的上端固定
38、在金属片上，下端则固定在毛发的上端固定在金属片上，下端则固定在弧钩上。弧钩和指针固定在同一轴上。刻度弧钩上。弧钩和指针固定在同一轴上。刻度尺上为相对湿度由尺上为相对湿度由0到到100，刻度间隔，刻度间隔左疏右密。左疏右密。如采用线性毛发，则为均匀刻度。如采用线性毛发，则为均匀刻度。v当空气中相对湿度增大时，毛发伸长，重当空气中相对湿度增大时，毛发伸长，重锤因重力作用下降，拉紧毛发并使指针右锤因重力作用下降，拉紧毛发并使指针右移；湿度减小时，毛发缩短，使重锤与弧移；湿度减小时，毛发缩短，使重锤与弧钩上抬指针向左移动。钩上抬指针向左移动。图图 5 3 毛发湿度表毛发湿度表本讲稿第三十六页，共八十四
39、页5.2.2 毛发湿度表和毛发湿度计毛发湿度表和毛发湿度计2、毛发湿度计、毛发湿度计 自动记录相对湿度连续变化的仪器，由感应部分自动记录相对湿度连续变化的仪器，由感应部分脱脂人发、脱脂人发、传动机械（杠杆曲臂）、自记部分（自记钟、纸、笔）组成。（传动机械（杠杆曲臂）、自记部分（自记钟、纸、笔）组成。（图图 5 4）湿度计用一束毛发，由一个小弹簧将毛发束拉紧，小弹簧与笔杆相连，湿度计用一束毛发，由一个小弹簧将毛发束拉紧，小弹簧与笔杆相连，这就可以将毛发束的长度变化量放大。笔杆端部的笔尖能在一张紧贴这就可以将毛发束的长度变化量放大。笔杆端部的笔尖能在一张紧贴着一个金属圆筒一周的记录纸上并记录下笔杆
40、的角位移量，金属圆筒着一个金属圆筒一周的记录纸上并记录下笔杆的角位移量，金属圆筒围绕其轴按照机械钟机控制的速率转动。转动速率有转动一周为一星围绕其轴按照机械钟机控制的速率转动。转动速率有转动一周为一星期或一昼夜的两种。记录纸上有围绕圆筒一周而划分的时间标尺和平期或一昼夜的两种。记录纸上有围绕圆筒一周而划分的时间标尺和平行于圆筒轴心的湿度标尺。圆筒通常是垂直地安装的。行于圆筒轴心的湿度标尺。圆筒通常是垂直地安装的。本讲稿第三十七页，共八十四页5.2.2 毛发湿度表和毛发湿度计毛发湿度表和毛发湿度计图图 5 4 毛发湿度计毛发湿度计本讲稿第三十八页，共八十四页5.2.2 毛发湿度表和毛发湿度计毛发
41、湿度表和毛发湿度计一、概述（毛发长度与相对湿度的关系）一、概述（毛发长度与相对湿度的关系）二、毛发湿度表和毛发湿度计的构造二、毛发湿度表和毛发湿度计的构造三、观测方法三、观测方法四、误差来源四、误差来源本讲稿第三十九页，共八十四页5.2.2 毛发湿度表和毛发湿度计毛发湿度表和毛发湿度计三、观测方法三、观测方法v毛发湿度表毛发湿度表在在读数前必须轻敲读数前必须轻敲以放松其机械系统的张力。以放松其机械系统的张力。毛发湿度计毛发湿度计在换纸之前除了做时间记号外应在换纸之前除了做时间记号外应尽可能不要碰尽可能不要碰它。它。v毛发湿度表和毛发湿度计通常都要读数到百分之一相对湿度。一定要注毛发湿度表和毛发
42、湿度计通常都要读数到百分之一相对湿度。一定要注意，毛发湿度表所测的相对湿度即使是在气温意，毛发湿度表所测的相对湿度即使是在气温0以下都是相对于水面以下都是相对于水面的饱和状态时的测量值。的饱和状态时的测量值。v空气中的湿度变化是很快的，因此，在毛发湿度计上做时间记号空气中的湿度变化是很快的，因此，在毛发湿度计上做时间记号是很重要的，做记号时只能使笔杆向降低湿度的方向拨动。这样是很重要的，做记号时只能使笔杆向降低湿度的方向拨动。这样做可以使毛发得以松驰，然后，由弹簧所施的复位力使记录笔回做可以使毛发得以松驰，然后，由弹簧所施的复位力使记录笔回到正确的位置上，不过，如果记录笔不能回到原来的位置上，
43、就到正确的位置上，不过，如果记录笔不能回到原来的位置上，就证明已受到滞差的作用。证明已受到滞差的作用。本讲稿第四十页，共八十四页5.2.2 毛发湿度表和毛发湿度计毛发湿度表和毛发湿度计一、概述（毛发长度与相对湿度的关系）一、概述（毛发长度与相对湿度的关系）二、毛发湿度表和毛发湿度计的构造二、毛发湿度表和毛发湿度计的构造三、观测方法三、观测方法四、误差来源四、误差来源本讲稿第四十一页，共八十四页5.2.2 毛发湿度表和毛发湿度计毛发湿度表和毛发湿度计四、误差来源四、误差来源1、零位偏置的变化、零位偏置的变化v毛发湿度计易于改变零位的原因有多种。最可能的毛发湿度计易于改变零位的原因有多种。最可能的
44、原因是毛发受到过度的拉伸。如果毛发湿度计在干原因是毛发受到过度的拉伸。如果毛发湿度计在干燥空气中放置很久，也会引起零位变化，但若将仪燥空气中放置很久，也会引起零位变化，但若将仪器在饱和的大气中放置足够长的时间后，这种变化器在饱和的大气中放置足够长的时间后，这种变化就会消除。就会消除。2、毛发受污染引起的误差、毛发受污染引起的误差v在观测中各种尘埃均能引起较明显的误差，有时高在观测中各种尘埃均能引起较明显的误差，有时高达相对湿度达相对湿度15%。此影响大多数可以通过清洗毛发而得到消除或减少。此影响大多数可以通过清洗毛发而得到消除或减少。本讲稿第四十二页，共八十四页5.2.2 毛发湿度表和毛发湿度
45、计毛发湿度表和毛发湿度计3、滞差、滞差v滞差表现在毛发元件的反应上，也表现在毛发湿滞差表现在毛发元件的反应上，也表现在毛发湿度表的记录机件上。采用成束毛发的记录机件的度表的记录机件上。采用成束毛发的记录机件的滞差要小些，因为成束毛发可以有较大的负荷能滞差要小些，因为成束毛发可以有较大的负荷能力以克服摩擦。力以克服摩擦。v正确调整拉力弹簧就可以减少滞差，正确操作转正确调整拉力弹簧就可以减少滞差，正确操作转换联动的各个部件也可以减少滞差。联动的主支换联动的各个部件也可以减少滞差。联动的主支点和各个线性化机件都能带来许多的磨擦。点和各个线性化机件都能带来许多的磨擦。v毛发元件的滞差是与吸收解吸过程有
46、关的一种毛发元件的滞差是与吸收解吸过程有关的一种正常的短期效应，一旦建立了水汽压的平衡状态正常的短期效应，一旦建立了水汽压的平衡状态之后，滞差就不是一个大的误差源了。之后，滞差就不是一个大的误差源了。本讲稿第四十三页，共八十四页5.2.3 露点湿度表露点湿度表一、测量原理一、测量原理二、仪器主要结构二、仪器主要结构本讲稿第四十四页，共八十四页5.2.3 露点湿度表露点湿度表一、测量原理一、测量原理v在定压条件下，降低温度时，未饱和空气将逐渐在定压条件下，降低温度时，未饱和空气将逐渐趋于泡和状态，一旦达到饱和状态时，空气中的趋于泡和状态，一旦达到饱和状态时，空气中的水汽就会在物体表面凝结为露（或
47、霜）这时的温水汽就会在物体表面凝结为露（或霜）这时的温度称为露点（或霜点）温度。测定露点温度就可度称为露点（或霜点）温度。测定露点温度就可以查算出当时的水汽压和相对湿度。以查算出当时的水汽压和相对湿度。本讲稿第四十五页，共八十四页5.2.3 露点湿度表露点湿度表v通常露点测湿仪器包括有冷却装置、结露面、测温元件等几部分，通常露点测湿仪器包括有冷却装置、结露面、测温元件等几部分，如图如图 5 5所示。所示。最广泛应用的系统就是采有一个小的磨光金属反射面，并采最广泛应用的系统就是采有一个小的磨光金属反射面，并采用半导体电致冷装置冷却，用光学检测器来检测凝结。用半导体电致冷装置冷却，用光学检测器来检
48、测凝结。图图 5 5 露点测湿法原理露点测湿法原理本讲稿第四十六页，共八十四页5.2.3 露点湿度表露点湿度表一、测量原理一、测量原理二、仪器主要结构二、仪器主要结构本讲稿第四十七页，共八十四页5.2.3 露点湿度表露点湿度表二、仪器主要结构二、仪器主要结构（一）测湿传感器部分（一）测湿传感器部分（二）光学检测器（二）光学检测器（三）温度控制系统（三）温度控制系统（四）温度显示系统（四）温度显示系统本讲稿第四十八页，共八十四页5.2.3 露点湿度表露点湿度表（一）测湿传感器部分（一）测湿传感器部分v最广泛采用的系统是用一个很小的抛光的反射表最广泛采用的系统是用一个很小的抛光的反射表面。此表面可
49、以用珀尔帖（面。此表面可以用珀尔帖（Peltier）效应装置）效应装置进行电冷却。传感器包括一个很薄的小直径（进行电冷却。传感器包括一个很薄的小直径（2-5mm）的金属镜面，此镜面的温度可用致冷装）的金属镜面，此镜面的温度可用致冷装置（可能还有加热器）进行调节，镜面下嵌埋了置（可能还有加热器）进行调节，镜面下嵌埋了一个测温传感器。一个测温传感器。v镜面必须具有高的导热性、高的光学反射能力和镜面必须具有高的导热性、高的光学反射能力和高的防锈能力以及很低的水汽渗透率。高的防锈能力以及很低的水汽渗透率。本讲稿第四十九页，共八十四页5.2.3 露点湿度表露点湿度表（二）光学检测器（二）光学检测器v一套
50、电光学系统用于检测凝结的形成并向调节镜面一套电光学系统用于检测凝结的形成并向调节镜面温度的伺服控制系统提供输入信号。一窄光束以约温度的伺服控制系统提供输入信号。一窄光束以约55的入射角投射到镜面上。的入射角投射到镜面上。v直接反射的光强度由一个光检测器测出，该光检测直接反射的光强度由一个光检测器测出，该光检测器通过一个伺服控制系统调节冷却和加热组件。当器通过一个伺服控制系统调节冷却和加热组件。当沉积的厚度增加时镜面的反射率就降低，而当出现沉积的厚度增加时镜面的反射率就降低，而当出现薄的沉积时即应停止冷却，薄的沉积时即应停止冷却，v通过控制镜面的温度达到使沉积物既不累积又不消通过控制镜面的温度达