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中科院半導體研究所：新型激光高溫濕度傳感器
2018年08月29日 09:46:16
來源：中國化工儀器網(wǎng) 作者：WL 點擊量：10316
濕度測量涉及國民生活、生產(chǎn)的眾多領(lǐng)域，囊括了氣象、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、倉儲、制藥、制酒、石油化工、電力和垃圾處理等。隨著國家對環(huán)保監(jiān)測的重視以及軍工、化工工藝的日益發(fā)展，濕度監(jiān)測越來越復(fù)雜，人們對濕度測量也提出了更高的要求。
【中國化工儀器網(wǎng) 本網(wǎng)視點】濕度測量涉及國民生活、生產(chǎn)的眾多領(lǐng)域，囊括了氣象、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、倉儲、制藥、制酒、石油化工、電力和垃圾處理等。隨著國家對環(huán)保監(jiān)測的重視以及軍工、化工工藝的日益發(fā)展，濕度監(jiān)測越來越復(fù)雜，人們對濕度測量也提出了更高的要求。
2018年3月1日，環(huán)保部印發(fā)的《固定污染源煙氣(SO2、NOx、顆粒物)排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》HJ75-2017正式實施，主要修訂的內(nèi)容有：增加了煙氣濕度測試與質(zhì)控要求；簡化了方法和監(jiān)測儀器結(jié)構(gòu)的介紹；細化了CEMS的安裝要求；補充完善了調(diào)試檢測和技術(shù)驗收的方法、技術(shù)要求和相關(guān)表格記錄；細化了運行管理和質(zhì)量保證及數(shù)據(jù)審核和處理要求。目前在地方標準中，上海、浙江、天津、唐山等的標準還規(guī)定應(yīng)采取煙溫控制和其他有效措施來消除石膏雨、有色煙雨等現(xiàn)象。
傳統(tǒng)的濕度測量方法有干濕球法(濕度測量受風速和溫度影響，對環(huán)境穩(wěn)定性要求高)、冷凝法(攜帶不便，適合定期抽樣式濕度測量)、濕敏電容(在高濕環(huán)境下，易受到液態(tài)水滴影響，造成測量飽和，并對使用壽命產(chǎn)生影響)、露點法(測量準確，但對測量環(huán)境要求高，無法實現(xiàn)復(fù)雜工況的在線測量)。由中科院半導體研究所開發(fā)的，基于可調(diào)諧半導體激光吸收光譜(TDLAS)濕度傳感器，采用非接觸式測量，光源線寬窄，有效避免交叉感染，適合復(fù)雜工況下的濕度測量。
在核心技術(shù)上，可調(diào)諧半導體激光吸收光譜濕度傳感器也有自己創(chuàng)新點。儀器本身采用的光學系統(tǒng)共膜干擾抑制技術(shù)、背景信號漂移抑制及扣除技術(shù)和環(huán)境因子修正技術(shù)，這三項技術(shù)主要用于解決復(fù)雜環(huán)境對測量準確度有干擾的難題；大量程濕度自適應(yīng)檢測算法及控制技術(shù)和飽和水浴高精度濕度發(fā)生技術(shù)則是為了應(yīng)對大動態(tài)范圍的測量難題。
TDLAS技術(shù)測量濕度的優(yōu)勢在于：一、可靠性高，壽命長。主機的核心器件壽命超過五年，同時探頭為無源設(shè)計，亦可長期使用，大大降低了后期的維護費用；二、無需頻繁校準。由于采用非接觸式測量，核心傳感器不受復(fù)雜工況干擾，穩(wěn)定性高；三、度高。TDLAS技術(shù)的感濕特性曲線線性度好，線性度R2≥0.999，遠高于國家HJ75-2017對準確度的要求；四、全量程測量。TDLAS技術(shù)可以真正做到0-100%RH全量程測量。在低濕情況下，測量下限可以達到1ppmv，高濕情況下，可以穩(wěn)定的測量接近冷凝飽和100%RH濕度。
目前，TDLAS技術(shù)已經(jīng)在環(huán)保、工業(yè)、氣象行業(yè)、及軍工行業(yè)等有了廣泛運用。此外，TDLAS技術(shù)在國內(nèi)無人機高空室溫測量、文物領(lǐng)域高濕環(huán)境監(jiān)測、數(shù)據(jù)中心IDC機房濕度監(jiān)測上也得到了用戶的一致好評，其中文物領(lǐng)域的應(yīng)用填補了國內(nèi)外市場空白。TDLAS的核心技術(shù)更是達到了先進水平，在濕度應(yīng)用等方面具有重要意義，使用前景廣闊。
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