干濕溫度計檢定校準影響因素分析

華吉良HUA Ji-liang

（江蘇泰州市計量測試技術研究所，泰州225300）

0 引言

在JJF1012-2007《濕度與水分計量名詞術語及定義》計量規范中將濕度定義為氣體中水蒸氣的含量。在日常生活中，我們所說的濕度是相對濕度（用RH%表示），它是指氣體中含有水蒸汽量與其空氣相同情況下飽和水蒸汽量的百分百，如果從原理上劃分濕度測量，大約有二、三十種之多。但是濕度測量作為一個看似簡單的量值，由于研究過程中設計相當復雜的物理、化學理論分析和計算，因此仍舊是世紀計量領域中著名的難題之一，動態法、靜態法以及露點法和干濕球法、電子式傳感器法等是常見的測量濕度的方法。干濕球溫度計由兩支規格完全相同的溫度計組成，一支為干球溫度計，暴露在空氣中的溫泡測量環境溫度；另一支為濕球溫度計，用特制的紗布將溫泡裹起來并設法保持紗布濕潤，不斷蒸發的水分帶走周圍的熱量熱降低濕球溫度，因此，在測量濕度中，干濕球法是成本最小的一種方法。周圍空氣的含水量會影響水分蒸發的速率，水分蒸發速率隨著空氣濕度的降低而加快，從而使得濕球溫度越低。因此可以利用空氣濕度與干濕球溫差之間的函數關系，通過測量干球和濕球溫度確定空氣濕度。

1 干濕球法測濕度的計算方法

式中H為相對濕度，e為被測濕氣的水蒸氣壓（kPa），es為干球溫度下所對應的純水平液面飽和水蒸氣壓（kPa）。

式中ew（tw）為濕球溫度下所對應的純水平液面飽和水蒸氣壓（kPa），A為干濕表系數，P為被測濕氣的總壓力，即所處環境的大氣壓力，t為被測濕氣溫度，也即干球溫度，tw為濕球溫度。

1.2 飽和水蒸氣壓ew(T)的計算方法

目前飽和水汽壓公式使用比較多的是Sonntag公式，其純水面上的飽和水汽壓公式為：

lnew(T)=-6096.9380T-1+21.2409642-2.71193×10-2T+1.673952×10-5T2+2.433502lnT

式中，T的單位為 K，使用范圍為173.15K≤T≤373.15K。如果單位為℃，則式中21.2409642應用16.635794代替。

式中t的單位為℃,使用范圍為-45℃≤t≤60℃。

式中Cp是空氣的等壓比熱容，L是水的汽化潛熱，Ma是空氣的相對分子質量，Mv是水的相對分子質量。

式中v為空氣流過濕球四周的速度。

2 干濕球法測量濕度的影響因素

干濕球溫度計的誤差、濕球紗布套的污染以及供水情況、被測濕氣的壓力等都是影響干濕球法能否準確測量濕度的因素。此外，能夠引起計算相對濕度誤差的還有通風速度、濕球所處環境的防輻射情況以及被測濕氣的狀態等對干濕表系數A的影響。

3 干濕溫度計檢定校準過程中常見問題及解決方法

3.1 干、濕球溫度計的固定問題 與普通玻璃液體溫度計不同的是，干濕溫度計沒有刻度。通常將其固定在具有溫度數值的面板上，通過讀取溫度計水銀柱對應的溫度值讀取數值。如果固定扣發生松動，采用這支溫度計測量的數值就存在很大的誤差。

針對以上現象，可以采取以下措施避免發生：第一，在日常檢定工作中注意觀察被檢干濕球溫度計的實際情況，開始檢定的時候必須確保干濕球溫度計固定牢固。第二，在每臺檢定合格的干濕溫度計的溫度面板上，明顯標注或者用膠粘牢干濕球溫度計的最上部位置，從而便于企業自查或在后續檢定過程中能夠更加直觀的檢查到干濕球溫度計是否出現滑動。

3.2 干、濕球溫度計的時間常數問題 按照感溫介質來分，干濕球溫度計分為水銀介質和有機液體介質兩種。由于介質不同，時間常數往往不同，但也有同一種介質而時間常數不一致的情況。根據JJG205-2005的要求，在檢定第一個定點（15℃）時，部分被檢器具示值出現超差現象，開始將其定位不合格，但該溫度計的溫度示值誤差隨著繼續檢定20℃、30℃檢定點，又回到了合理范圍。因此，溫度計在檢定過程中如果出現偏差加大的現象，首先適當增加恒溫時間，再判斷是否超差，確有較大誤差的，再進行調修或出具檢定結果通知書。

3.3 濕球溫度計上水紗布套問題 作為計量器具重要配套設備的干濕球溫度計的水紗布套，溫度計的示值直接受到其質量優劣、使用時間長短以及捆扎方式等因素的影響。通常建議采用標準紗布套，對于自行用紗布捆扎的，一定對感溫泡上下包裹的位置進行特別的注意，此外，還應當保留適當的松緊度。在濕球溫度計中，有條件的單位盡量使用蒸餾水或純凈水，及時更換板結或鈣化的水紗布套。

3.4 恒溫恒濕箱有效工作區域及被檢干濕溫度計通風問題 根據JJG205-2005的規定，在檢定過程中應將被檢溫度計放在恒溫恒濕箱的有效工作區域，這對檢定結果具有很大的影響。在一個檢定過程中，如果在恒溫恒濕箱內防止過多的溫濕度計以增加被檢溫濕度計的數量，則箱體周邊的溫濕度計的示值會出現較大偏差。此外，一次性放置太多的溫濕度計還會影響箱內的通過封堵從而出現示值誤差。在使用過程中，盡量將被檢干濕溫度計放在具有較大空間且分層恒溫恒濕箱的中層位置。

3.5 相對濕度的查表計算問題 無論采用哪種類型的干濕溫度計，檢定后通過計算干球溫度與濕球溫度的差之后查表或查計算尺得到相應的濕度。各種干濕溫度計即便是在干濕球溫度一樣的前提下計算出的相對濕度，由于感溫介質的不同和型號規格的不同，也會存在一定的差異。因此，在計算相對濕度時應當單獨計算每臺被檢干濕溫度計，尤其不能隨便套用某個查算表，應當根據生產廠家和型號規格等信息查閱固定的相對濕度查算表。

此外，在計算相對濕度時如果必須采用干濕球溫度計差值，很多同行對于干濕球溫度示值不是整刻度或兩者之差不是計算表上已有刻度的采用四舍五入的原則計算相對濕度。但是筆者并不認同，以一臺上海醫用儀表廠生產的272型干濕溫度計為例，干、濕球溫度分別為25.3℃和24.1℃，兩者之差為1.2℃，如果按四舍五入原則查表得到相對濕度為90%，而實際計算的為88%，也許這2%的誤差就會對被檢器具造成誤判，顯然這個原則很有問題。

濕度測量作為一個難題，為了最大限度的降低不確定度，作為一名檢定人員，一定要在檢定過程中對各種影響因素做好分析。

[1]張文東等.JJG205-2005，機械式溫濕度計檢定規程[S].中國計量出版社，2006.

[2]李占元等.JJF1012-2007，濕度與水分計量名詞術語及定義[S].中國計量出版社，2008.

[3]國家氣象局.濕度查算表.氣象出版社，1989.