温湿度计的使用方法与测量原理

一、湿度的定义

湿度在计量法中定义为"物象状态的量"。日常生活中所指的湿度为相对湿度，用 RH% 表示，即气体中（通常为空气中）所含水蒸气量（水蒸气压）与其在相同情况下饱和水蒸气量（饱和水蒸气压）的百分比。湿度与生活关系密切，但用数量表示较为困难。对湿度的表示方法包括：绝对湿度、相对湿度、露点，以及湿气与干气的比值（重量或体积）等等。

二、湿度测量方法

湿度测量从原理上划分有二、三十种之多，但始终是计量领域著名的难题之一。一个看似简单的量值，深究起来涉及相当复杂的物理—化学理论分析与计算，初涉者容易忽略许多必需注意的因素，从而影响传感器的合理使用。常见的湿度测量方法有：动态法（双压法、双温法、分流法）、静态法（饱和盐法、硫酸法）、露点法、干湿球法和电子式传感器法。

• ① 露点法：测量湿空气达到饱和时的温度，是热力学的直接结果，准确度高、测量范围宽；计量用精密露点仪准确度可达 ±0.2℃ 甚至更高，但现代光—电原理的冷镜式露点仪价格昂贵，常和标准湿度发生器配套使用。

• ② 干湿球法：18 世纪发明的测湿方法，历史悠久、使用最普遍，属间接方法，用干湿球方程换算出湿度值；湿球附近风速须达 2.5m/s 以上，普通干湿球温度计准确度只有 5~7%RH，且干湿球不属于静态法，不能简单认为提高两支温度计精度就等于提高了湿度计精度。

• ③ 双压法 / 双温法 / 分流法：基于热力学 P、V、T 平衡原理，平衡时间较长；分流法基于绝对湿气与绝对干空气的精确混合。设备可做得相当精密，却因复杂、昂贵、运作费时费工，主要作为标准计量之用，测量精度可达 ±2%RH 以上。

• ④ 饱和盐法（静态法）：湿度测量中最常见、简单易行的方法，但对液、气两相平衡要求很严，对环境温度稳定要求较高；低湿点须平衡更长时间，室内湿度与瓶内湿度差值较大时，每次开启都需平衡 6~8 小时。

• ⑤ 电子式湿度传感器法：90 年代兴起的行业，近年来国内外研发领域长足进步，湿敏传感器正从简单湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测方向迅速发展，为开发新一代湿度测控系统创造有利条件，也将湿度测量技术提高到新水平。

三、湿度测量方案的选择

现代湿度测量方案最主要的有两种：干湿球测湿法与电子式湿度传感器测湿法，下面比较以便客户选择适合自己的方法。

• 干湿球测湿法：维护相当简单，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，不会产生老化、精度下降等问题，因此更适合在高温及恶劣环境的场合使用。

• 电子式湿度传感器：近几十年才迅速发展起来，出厂前都采用标准湿度发生器逐支标定，准确度可达 2%～3%RH；但实际使用中受尘土、油污及有害气体影响，时间一长会产生老化、精度下降，年漂移量一般都在 ±2% 左右甚至更高，厂商通常标明一次标定的有效使用时间为 1 年或 2 年，到期需重新标定；其长期稳定性和使用寿命不如干湿球湿度传感器，且对使用环境温度有要求，超温将造成损坏，因此更适合在洁净及常温的场合使用。

四、湿度传感器选择的注意事项

• 1. 选择测量范围：与测温、称重一样，首先确定测量范围；除气象、科研部门外，一般温湿度测控不需要全湿程（0-100%RH）测量。

• 2. 考虑时漂和温漂：电子式湿度传感器年漂移量一般都在 ±2% 左右甚至更高，厂商通常标明一次标定的有效使用时间为 1 年或 2 年，到期需重新标定。

• 3. 选择测量精度：精度是最重要的指标，每提高一个百分点，对传感器就是上一个台阶甚至一个档次，制造成本与售价相差甚远，不宜盲目追求"高、精、尖"；相对湿度是温度的函数，温度每变化 0.1℃ 将产生约 0.5%RH 的湿度变化（误差），难以恒温的场合不宜提出过高精度。多数情况下，无精确控温或非密封空间，±5%RH 足够；需精确控温恒湿或随时跟踪记录湿度的场合，再选用 ±3%RH 以上；高于 ±2%RH 的要求连标准湿度发生器都难以做到。通常产品资料给出的特性是在常温（20℃±10℃）和洁净气体中测量的。

• 4. 其它注意事项：传感器非密封，应尽量避免在酸性、碱性及含有机溶剂的气氛中使用，也避免在粉尘较大的环境中使用；避免安放在离墙壁太近或空气不流通的死角处，房间太大应放置多个传感器；对供电电源要求较高的应注意提供符合精度要求的电源，避免相互干扰；远距离信号传输（超过 200m 以上）建议选用频率输出信号的湿度传感器，注意信号衰减问题。