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露点传感器

露点传感器,即露点仪,是一种能直接测出露点温度的仪器,属于温湿度传感器的一种。露点温度是可以直观的表示当前大气环境下湿度的物理量,单位用摄氏度表示。露点传感器的影响因素主要包括制冷方式,露点温度测量方式,结露的检测方法及镜面温度控制技术等。典型的露点传感器有:薄膜电容式、电阻式和冷镜式。
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定义
大气环境由多种因素组成,例如,风向、风速、湿度、温度等。在气象探测领域,获取的湿度数据不但是了解和分析预报天气变化极其重要的依据,也是气候变化预估等科学研究必不可少的资料。其准确性和实时性直接影响到气候系统的分析和预报。 空气湿度是表示大气干燥程度的物理量。在一定的温度下,一定体积的空气中,如果含有的水汽越少,那么空气越干燥;如果含有的水汽越多,那么空气越潮湿。这种空气的干湿程度叫做“湿度”。空气湿度常用绝对湿度、相对湿度以及露点温度等物理量来表示。其中,露点温度是可以直观的表示当前大气环境下湿度的物理量,单位用摄氏度表示。 如果给定的空气在水汽压不变的情况下逐渐冷却,当大气环境温度达到某一温度值时,空气的水汽压达到了该温度下的饱和蒸汽压,此时空气在相对环境不改变的情况下进行冷却时,同时在当前环境中有一个光洁的平面,水汽就会在这个平面上凝结出露点,此时温度即可称为当前环境下的露点温度。作为表示大气湿度的一个重要物理量,其测量准确性与精确性对于大气气候系统的预报与预测有不可或缺的重要意义,精确测量露点温度不但可用于提高天气预报精度,在气候变化研究领域也尤为重要。
影响因素
在设计露点仪时,通常要考虑几方面因素,即制冷方式,露点温度测量方式,结露的检测方法及镜面温度控制技术等。只有将以上各种因素考虑周全,才能设计一款性能好、精度高的露点仪。 制冷方式主要有:机械制冷法,压缩空气制冷法,液化气体或干冰制冷法及热电制冷法等。其中,热电制冷相对容易且精确的控制方式,与其它方法相比有更多的优点,是露点仪的发展方向。 露点温度的测量方法包括:热电偶,热敏电阻及销电阻感温元件。热敏电阻与热电偶性能相似,灵敏度高但长期使用稳定性较差。铀电阻感温元件则线性范围宽,精度高,稳定性好,输出信号较强,便于数字显示。目前,所有高精度露点仪均采用销电阻作为感温元件。 露点凝结的检测方法主要有:目视观察法,光电检测法和压电检测法。在露点仪使用者需要获得优于±°的准确度时,露点仪的使用者釆用精度较高的光电测量法,但它存在响应速度慢,易出现滞后现象及露点光学测量灵敏度的调节等问题。压电检测法的优点在于,通过压力检测可以判断过冷现象。 一个良好的传感器应该具有以下特点: (1)在宽范围内的湿度和温度条件下具有良好的灵敏度; (2)响应时间短; (3)具有良好的重复性; (4)迟滞小; (4)抗恶劣环境(如污染物,磁场,福射); (5)成本低; (6)体积小,容易集成。 露点仪作为一种专业用于测量露点温度的传感器,也应该具有传感器基本的特点。露点仪在可被控制的情况下,需要在复杂的大气气象环境中正常准确的工作,需要实时准确精确传递露点温度的相关信息,方便使用者对露点温度进行分析总结,根据其得出的各项数据能够对大气气候变化作出准确的判断和预测预报。