水是生命之源，她是一種神奇的存在。我想不出有那種物質在常規(guī)環(huán)境中可以以氣、液、固三態(tài)同時存在；我也想不出有那種物質以固體狀態(tài)存在時，密度竟然比液態(tài)時還要小，否則水里的生物在冬天可要遭殃了。氣體中的水分含量與我們生活、生產的方方面面都息息相關。因此很久以前人們就在想辦法測量氣體中的水分含量。
水分測量的方法很多，包括伸縮法、干濕球法、冷凝露點法、氯化鋰露點法、阻容法、電解法、重量法、光譜吸收法等，系列文章根據(jù)測量對象的特點將其分為露點測量、空氣濕度測量、高溫濕度測量三類，然后將在后續(xù)
《水分檢測之露點測量的那些事兒》、《水分檢測之空氣濕度測量的那些事兒》、《水分檢測之高溫濕度測量的那些事兒》中分別介紹每一類應用適用的測量方法以及這些方法在應用中的優(yōu)缺點。
一、幾個基本概念
在說檢測方法之前我們需要學習幾個概念。由于水的物理特性，氣、液、固三態(tài)的變化在自然界中時刻發(fā)生在，因此描述氣體中的氣態(tài)水含量也有了多種不同的描述。比如描述常規(guī)空氣的水分含量一般用相對濕度；描述干燥氣體中的水分采用露點溫度；描述高溫氣體中的水含量一般用氣體分子所占的體積比。三種量之間可以相互轉換。
（1）露點溫度冬天的清晨樹葉上會有露水，往外吹氣會形成白色水汽。這些日常經驗告訴我們水的狀態(tài)會隨著溫度的變化而變化。
在一定溫度和壓力下，氣體中能含的最大氣態(tài)水量是一定的，超過這個量就會凝結成液態(tài)水，成為小水珠，我們把這個最大氣態(tài)水含量也叫作飽和濕度，溫度越高，所能包含的氣態(tài)水越多。當溫度高于100攝氏度時，有可能（還與壓力有關）全部變成氣態(tài)水。
在一定的壓力下（一般考慮常壓，所以不考慮壓力），如果水含量一定，當溫度下降到某一個溫度時，由于能包含的氣態(tài)水達到臨界，就會有水凝結，我們就把這個溫度稱為露點溫度，也就是常說的“水露點”，單位是攝氏度（℃），它實際代表了氣體中水含量。
露點一般用來描述較為干燥的氣體中的水含量，主要用于工業(yè)場合。在工業(yè)生產中，氣體經常存在高壓和低溫的狀態(tài)，這時會析出液態(tài)水，甚至結冰，危害整個生產。因此有露點溫度可以很形象的說明氣體的干燥程度是否滿足要求。
（2）相對濕度我們知道空氣是有一個飽和濕度的概念，我們
把氣體中的實際含水量與飽和含水量的百分比稱為相對濕度，單位為%。因為飽和濕度是和溫度壓力密切相關的，因此相同的相對濕度，所含的絕對水含量是不一樣的。
相對濕度描述了氣體的干燥程度，主要用于描述大氣的濕度，比如氣象預報。另外機房、病房、設備間等等環(huán)境的空氣一般也要求控制一定的濕度，也用相對濕度來描述。
為什么我們習慣用相對濕度來描述空氣中的含水量，而不是后面要說的體積比，可能是我們經常使用的濕度計測量的就是相對濕度值，除此之外還有什么原因，請大神不吝指教。
（3）體積比和質量比除了露點溫度和相對濕度外，另外較為常見的表述方式就是體積比和質量比。
體積比就是混合氣體中，水氣分子所占的體積與氣體總體積的比值，單位是%、ppmv、ppbv等；質量比就是混合氣體中，水氣分子的質量占氣體總質量的比值。一般體積比更為常用。
在水含量表述中含量較低一般用露點溫度；常溫時，一般用相對濕度；在高溫高濕時一般用體積比。
二、關于測量的方法以及測量值的校準
由于水分子是最常見的測量組分，同時它的性質也很活躍，因此目前有多種方法可以進行水分的測量。比如
在《濕度測量方法(GB/T 11605-2005)》中就有伸縮法、干濕球法、冷凝露點法、氯化鋰露點法、阻容法、電解法、重量法等。實際上還有一類非常常用的水分測量方法，就是光譜吸收法。由于水分子在近紅外至中遠紅外存在廣泛的吸收譜線，以此為基礎，產生了紅外非分光法、可調諧激光光譜法、激光腔衰蕩法等多種水分測量方法，在工農業(yè)生產中也得到了了廣泛的應用。其中腔衰蕩法在微量水（露點）檢測中還成為了其中的標準方法之一。
在做氣體測量時，一般需要用標準氣進行校準。標準氣的配置可以采用稱重法等一些方法進行溯源，達到要求的精度范圍。
可水氣由于熔點和沸點接近日常溫度，并且水分子還有很強的極性和吸附性，因此很難標準濃度的水氣無法保存，必須現(xiàn)配現(xiàn)用。一般采用濕度發(fā)生器來發(fā)生不同含水量的氣體。由于大部分濕度發(fā)生器都無法從原理上進行溯源，因此會在濕度發(fā)生器后，接一個標準的鏡面濕度儀，測量的濃度作為標準濃度。
三、水分測量的應用
水分測量涉及人們生活、生產的方方面面，應用極為廣泛，難以一一介紹。這里我們根據(jù)測量對象的特點將其分為露點測量、空氣濕度測量、高溫濕度測量三類，分類進行介紹。這里只簡單進行介紹，我們將在后續(xù)的文章中詳細介紹每一類適用的測量方法以及這些方法在應用中的優(yōu)缺點。
（1）露點測量露點一般用來描述較為干燥的氣體中的水含量，目前可以用于測量露點值的方式有很多種，常見的就有阻容法、鏡面法、晶振法、五氧化二磷法、可調諧激光吸收光譜法、紅外非分光法、激光腔衰蕩法等等。
露點測量主要用于工業(yè)場合，常見應用有
制氮機制備的氮氣露點測量；電力開關柜中SF6氣體的微量水檢測；半導體工業(yè)中各種電子氣體中的微量水檢測；管道天然氣中的微量水檢測；鋰電池制造環(huán)境中的微量水監(jiān)測等等。
（2）空氣濕度測量空氣濕度測量主要是測量空氣中的水含量，一般體積比在數(shù)千ppm至數(shù)萬ppm之間，且溫度一般在零下幾十度至100攝氏度之間?？墒褂玫姆椒ㄊ亲疃嗟?，比如伸縮法、干濕球法、冷凝露點法、氯化鋰露點法、阻容法、電解法、重量法、光譜吸收法等。
空氣濕度測量主要用于環(huán)境空氣測量，比如
氣象中要求的大氣濕度測量；暖通空調及室內空氣的濕度測量；倉庫與庫房中的空氣濕度測量；動植物養(yǎng)殖環(huán)境的濕度測量等等，應用領域最為廣泛。
（3）高溫濕度測量高溫濕度測量主要指100攝氏度以上環(huán)境中的水分測量，測量的水分體積比一般在數(shù)千ppm至幾十萬ppm。常用的測量方法包括阻容法、干濕氧法、光譜吸收法等。
高溫濕度測量應用的環(huán)境也很多，比如固定污染源排放的煙氣濕度測量；食物烘焙過程的濕度監(jiān)測；熏蒸設備中的濕度監(jiān)測等。
轉載：極善思傳感技術微信公眾號于2019年10月9日發(fā)布的文章
