干湿球湿度计

早在18世纪人类就发明了干湿球湿度计，干湿球湿度计的准确度还取决于干球、湿球两支温度计本身的精度；湿度计必须处于通风状态：只有纱布水套、水质、风速都满足一定要求时，才能达到规定的准确度。干湿球湿度计的准确度只有5%一7%RH。

在工农业生产、气象、环保、国防、科研、航天等部门，经常需要对环境湿度进行测量及控制。对环境温、湿度的控制以及对工业材料水份值的监测与分析都已成为比较普遍的技术条件之一,但在常规的环境参数中，湿度是最难准确测量的一个参数。这是因为测量湿度要比测量温度复杂得多，温度是个独立的被测量，而湿度却受其他因素(大气压强、温度)的影响。此外，湿度的校准也是一个难题。国外生产的湿度标定设备价格十分昂贵。

干湿球温度计由大小和形状一样的温度表组成的。用于测定空气温度的称为干球温度表；另一支温度表的球部则缠着纱布，纱布一端引入水杯，称为湿球温度表。湿球温度表的示度通常均低于干球温度。根据干球和湿球温度表的示度，利用湿度查算表可以查得观测时空气的绝对湿度、相对湿度、饱和差和露点温度。

如果空气中水蒸汽量没饱和，湿球的表面便不断地蒸发水汽，并吸取汽化热，因此湿球所表示的温度都比干球所示要低。空气越干燥（即湿度越低），蒸发越快，不断地吸取汽化热，使湿球所示的温度降低，而与干球间的差增大。相反，当空气中的水蒸汽量呈饱和状态时，水便不再蒸发，也不吸取汽化热，湿球和干球所示的温度，即会相等。使用时，应将干湿计放置距地面1.2～1.5米的高处。读出干、湿两球所指示的温度差，由该湿度计所附的对照表就可查出当时空气的相对湿度。因为湿球所包之纱布水分蒸发的快慢，不仅和当时空气的相对湿度有关，还和空气的流通速度有关。所以干湿球温度计所附的对照表只适用于指定的风速，不能任意应用。

例如：设干泡温度是22℃，湿泡温度是16℃

——可先在表中所示干球温度一列找到22℃；

——再在该行的湿度温度表中找到16的近似值；

——该近似值竖列对应的表头数值54，就是相对湿度是：54%。

应用干湿表测定空气湿度的准确度在很大程度上取决于干湿表系数A的精度。A值是一个变动很小的常数。但根据实验结果，影响干湿表系数A的因子有：(1)A值随风速有很大的变化，小风速时数值较大，随风速的增加而迅速减小。当风速超过3m/s收A值趋于恒定，故用于湿球温度表测定湿度时，需施加3m/s以上的稳定通风；(2)不同类型温度表的A值有差异，但在高风速时差异很小；（3）元件的特征直径d越小，A值随风速的变化不明显，即在小风速时就可以较早的趋近恒定。一般的玻璃温度表其读数可以估计到±0.1℃，假设干球或湿球中任意一支温度表误读0.1℃，计算相对湿度就会产生误差。因而干湿球温度计不适合在低温下测量大气湿度。按照我国现行规范，-10℃下就应该停止使用干湿球温度计。

现代湿度测量方案最主要的有两种：干湿球测湿法，电子式湿度传感器测湿法。下面对这两种方案进行比较，以便客户选择适合自己的湿度测量方法。

干湿球测湿法的维护相当简单，在实际使用中，只需定期给湿球加水及更换湿球纱布即可。与电子式湿度传感器相比，干湿球测湿法不会产生老化，精度下降等问题。所以干湿球测湿方法更适合于在高温及恶劣环境的场合使用。

电子式湿度传感器的特点：

而电子式湿度传感器是近几十年，特别是近20年才迅速发展起来的。湿度传感器生产厂在产品出厂前都要采用标准湿度发生器来逐支标定，电子式湿度传感器的准确度可以达到2%一3%RH。

在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，会产生老化，精度下降，湿度传感器年漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。一般情况下，生产厂商会标明1次标定的有效使用时间为1年或2年，到期需重新标定。

电子式湿度传感器的精度水平要结合其长期稳定性去判断，一般说来，电子式湿度传感器的长期稳定性和使用寿命不如干湿球湿度传感器。

湿度传感器是采用半导体技术，因此对使用的环境温度有要求，超过其规定的使用温度将对传感器造成损坏。

所以电子式湿度传感器测湿方法更适合于在洁净及常温的场合使用。

干湿球湿度计由两支规格完全相同的温度计组成，一支称为干球温度计，其温泡暴露在空气中，用以测量环境温度；

干湿球温度计工作原理是干湿球湿度计由两支规格完全相同的温度计组成，一支称为干球温度计，其温泡暴露在空气中，用以测量环境温度；另一支称为湿球温度计，其温泡用特制的纱布包裹起来，并设法使纱布保持湿润，纱布中的水分不断向周围空气中蒸发并带走热量，使湿球温度下降。水分蒸发速率与周围空气含水量有关，空气湿度越低，水分蒸发速率越快，导致湿球温度越低。可见，空气湿度与干湿球温差之间存在某种函数关系。干湿球湿度计就是利用这一现象，通过测量干球温度和湿球温度来确定空气湿度的。

电动干湿球湿度计的传感器，采用两支镍电阻代替水银温度计，将干、湿球两个温度转换为两个电阻值。为了造成测点处有一固定风速，在传感器处安装一个小轴流风机，使风速达到2.5m/s，可提高测量精度。干湿球传感器与小轴流风机安装在一个塑料壳内，总称干湿球信号发送器，如图1(1-湿球温度计；2-接线端子；3-轴流风机；4-干球温度计；5-水杯)所示。

干湿球电信号的两个镍电阻，采用图2(1-干球温度测量电桥；2-补偿可变电阻；3-检流计；4-湿度温度测量电桥)所示的“双电桥”(又称复合电桥)测量。它是由两个不平衡电桥连在一起组成的。图2中左面电桥1为干球温度测量电桥，电阻Rw为干球温度热电阻。图2中右面电桥4为湿球温度测量电桥，电阻Rs为湿球热电阻。

左电桥输出的不平衡电压是干球温度t_m的函数，而右电桥输出的不平衡电压是湿球温度t_m的函数。左、右电桥输出的信号，通过补偿电阻R连接，R上的滑动点为D。

当右电桥上的输出电压与左电桥输出的部分电压—R_DE的电压相等时，检流计3中无电流，此时指针指中间零点，此称双电桥处于平衡状态。此时电阻R上的电压就是左电桥输出电压U_CE，它是干球温度的函数，右电桥A、B两点的输出电压U_AB也就等于电压U_DE。

双电桥平衡时，D点位置反映了左、右电桥的电压差，也即间接反映了干、湿球的温度差，从而D点位置反映了空气相对湿度值。根据计算和标定，可在足上标出相对湿度值。在测量时，可靠手动或自动平衡仪表，调节电阻R的滑动点D，使双电桥处于平衡，即检流计3中无电流。

图3为自动干湿球湿度计框图。双电桥的不平衡电压，经电子放大器放大，带动可逆转平衡电动机，自动调节双电桥平衡。在调平衡的同时，可逆电动机带动指示、记录机构与调节机构，其自动平衡部分与温度自动平衡电桥一致。