GB/T 11605-2026 濕度測量方法

范圍
本文件描述了用伸縮法、干濕球法、冷凝露點法、電阻電容法、電解法、重量法、卡爾·費休法、光譜法和石英晶體振蕩法測量氣體的濕度的方法。
本文件適用于工業、農業、氣象、電力和環境等領域的氣體濕度的測量。

術語和定義
JJF 1012-2007 界定的以及下列術語和定義適用于本文件。
濕度  humidity
氣體中水蒸氣的質量混合比或體積分數。
絕對濕度  absolute humidity
水分濃度
單位體積濕氣中水蒸氣的質量。
相對濕度  relative humidity
濕氣中水蒸氣的摩爾分數與相同溫度和壓力條件下飽和水蒸氣的摩爾分數的百分比，或者濕氣中水蒸氣的分壓值與相同溫度下飽和水蒸氣壓的比值。
露點溫度  dew-point temperature
在等壓的條件下將氣體冷卻，當氣體中的水蒸氣冷凝成水或霜(冰)并達到相平衡狀態時的氣體溫度。
伸縮法  stretching method
利用毛發、尼龍和聚酰亞胺等有機高分子材料制成感濕元件，該元件的幾何尺寸隨著相對濕度的變化而發生變化的原理進行濕度測量的方法。
等壓冷卻  isobaric cooling
在壓強保持不變的情況下，氣體溫度降低的過程。
石英晶體微天平  quartz crystal microbalance；QCM
利用石英晶體的壓電特性制成的諧振式質量傳感器。
注: 當傳感器加有電壓時，會產生頻率穩定的振動。

伸縮法
概述
本方法規定了利用伸縮法來測量空氣相對濕度的方法。伸縮法是通過感濕元件伸長縮短的原理來測量空氣的相對濕度，在-35℃~45℃條件下，測量范圍通常為相對濕度10%~100%。基于伸縮法原理的濕度計一般稱為"毛發濕度表(計)"或"機械式濕度計"(以下簡稱"濕度計")。

干濕球法
概述
本方法規定了利用通風干濕表(計)測量空氣的相對濕度，在-10 ℃~45 ℃的條件下，測量范圍通常為相對濕度10%~100%。

冷凝露點法
概述
本方法規定了用冷鏡式露點儀(以下簡稱"儀器)測量非腐蝕性氣體的濕度，測量范圍通常為露(霜)點-90℃~90℃。

電阻電容法
概述
本方法規定了用阻容法(露點)濕度計測量空氣或其他氣體的濕度。在-10 ℃~80 ℃條件下，電阻式濕度計的測量范圍通常為相對濕度10%~90%；電容式濕度計的測量范圍通常為相對濕度0%~100%。

電解法
概述
本方法規定了用以五氧化二磷為吸濕劑的電解濕度計測量氣體中微量水分含量，被測氣體為空氣、惰性氣體、烴類、氟代甲烷類、六氟化硫及其他不與五氧化二磷發生化學反應并不參與電解的氣體。測量范圍通常為0μL/L~1000μL/L。

重量法
概述
本方法是濕度測量方法中最高準確度的絕對濕度測量方法。重量濕度計通常用于濕度的精密測量及仲裁測量。測量范圍通常為0.19g/kg~15g/kg。

卡爾·費休法
概述
本方法規定了用卡爾·費休法測定氣體樣品中水分質量。該方法適用于測量不與卡爾·費休試劑中的主要成分(即碘、甲醇、二氧化硫和有機堿)發生化學反應的樣品的水分質量。測量范圍通常為10^-2mg~10³mg。

測量原理
被測氣體通過卡爾·費休水分儀的滴定池時，氣體中的水與卡爾·費休試劑中的碘、二氧化硫在有機堿(如咪唑)和甲醇存在下，發生下列反應:
H₂O+I₂+SO₂+CH₃OH+3C₃H₄N₂→C₃H₄N₂·HSO₄CH₃+2C₃H₄N₂·HI
消耗的碘由含有碘離子的陽極液通過電解反應補充:
2I^-→I₂+2e
直到達到滴定終點，根據法拉第定律，碘的生成量與消耗電量成正比，發生反應的碘的物質的量與水相同，儀器通過電量消耗計算出樣品的含水量。

測量儀器
卡爾·費休水分儀(如圖8所示，以下簡稱"儀器"): 檢測水分準確度為0.1μg。


測量步驟
測量準備

加入約150mL陽極液于滴定池，加入陰極液于陰極池直到液面與滴定池內的陽極液基本持平。接通儀器電源，用塞子堵住進氣接頭，調節磁力攪拌器至陽極液剛好不泛起氣泡的轉速擋位。開啟儀器的電解(滴定)功能，反應滴定池內的水分。當儀器顯示的水分的反應速率低于0.30μg/s時，開始測量。
儀器校準
用微量注射器抽取0.5μL純水，按下啟動按鈕，通過聚四氟進樣塞注入滴定池，進行儀器校準。儀器示值誤差不超過±5%。
測量方法
氣體采樣: 按 GB/T 6681-2003 中7.10的規定進行。
用電子天平稱量氣體采樣鋼瓶和氣體樣品的質量。
將氣體采樣鋼瓶按圖9所示的方式連接至儀器的進氣口，按下儀器的啟動按鈕，緩慢打開氣體采樣鋼瓶的出口閥門，調節氣體呈連續均勻的氣泡通過滴定池中的試劑。


通入一段時間后，關閉氣體采樣鋼瓶的出口閥門，等待儀器的滴定反應達到終點停止，讀取儀器顯示測得的水分質量。
取下氣體采樣鋼瓶，用電子天平稱量氣體采樣鋼瓶和剩余氣體樣品的質量。
將進樣前和進樣后兩次稱量氣體采樣鋼瓶的質量差值輸入到儀器中。
注: 若采用氣體閃蒸儀法和體積流量計法，測量方法見附錄D。
測量結果
待儀器示值穩定后讀數，按公式(6)計算含水量。

式中:
ω ——樣品的含水量，單位為微克每克(μg/g)；
M ——儀器測量的水分的質量，單位為微克(μg)；
m₀ ——進樣前氣體采樣鋼瓶和氣體樣品的質量，單位為克(g)；
m₁ ——進樣后氣體采樣鋼瓶和氣體樣品的質量，單位為克(g)。
精密度
按 GB/T 6379.2 的規定執行。
測量報告
試驗報告見附錄A。

光譜法
概述
本方法規定了采用光譜法測量氣體的濕度，主要利用激光能量被水汽分子吸收形成吸收光譜，根據激光能量變化與水汽含量的關系計算氣體濕度。測量范圍通常為露點-90 ℃~20 ℃，測量結果為體積分數或露點溫度。

石英晶體振蕩法
概述
本方法規定了采用石英晶體振蕩法測定氣體的濕度，適用于氫、氧、氮、氦、氖、氬、氪、氙、六氟化硫、一氧化碳、氧化亞氮、空氣等氣體及其混合氣體濕度的測定，不適用于對石英晶體有腐蝕的氣體以及能與水分發生反應的氣體。測量范圍通常為0.1μL/L~2000μL/L。

附錄A  (資料性)
試驗報告
濕度與測量條件密切相關，測量宜有詳細記錄和測量報告。試驗報告宜包括以下內容:
a) 測量所依據的標準；
b) 測量方法；
c) 被測氣體名稱和編號；
d) 濕度計的名稱、型號、編號和準確度；
e) 環境和氣樣的溫度、壓力；
f) 測量數據(列表)；
g) 測量人員；
h) 測量日期；
i) 其他需要說明的情況。

附錄D  (資料性)
氣體閃蒸儀法和體積流量計法(卡爾·費休)
D.1 氣體閃蒸儀法
D.1.1 氣體閃蒸儀法概述
氣體閃蒸儀法是將被測氣體直接引入卡爾·費休水分儀，在測定氣體中水分質量的同時，通過體積流量計測量通入氣體體積，并據此計算氣體樣品含水量的方法。該方法裝置簡單、操作方便,適用于混合氣體樣品及一般精度要求的氣體水分測量。


D.1.2 設備組裝
按圖D.1所示，將氣體樣品氣源(氣體鋼瓶或氣體采樣鋼瓶)通過氣管連接至氣體閃蒸儀的進氣接頭。
D.1.3 測量步驟
利用氣體閃蒸儀法取樣測量步驟如下。
a) 打開氣體樣品氣源閥門，調節氣源的減壓閥將氣體輸出壓力調節至氣體閃蒸儀的額定壓力范圍以內。
b) 打開氣體閃蒸儀的進氣總閥，接著控制1號三通電磁閥和2號三通電磁閥使樣品流經氣體閃蒸儀到出氣接頭，調整流量調節閥控制氣體流速在300mL/min~600mL/min，讓氣吹掃進樣系統3min以上。然后關閉閃蒸儀的進氣總閥。(如果氣體樣品總量不夠用于吹掃，可使用純度≥99.999%的氮氣或氬氣預先吹掃。)
c) 氣體閃蒸儀的出氣口連接至儀器的進氣口，按下儀器的啟動按鈕。打開氣體樣品氣源閥門，調節氣體閃蒸儀流速調節閥控制氣體流速在300mL/min~600mL/min。
d) 通入一定量的氣體樣品后，關閉進氣總閥，讀取熱式質量流量計測得通入氣體樣品的體積；接著等待儀器的滴定反應達到終點停止，讀取儀器顯示的水分質量。
D.1.4 測量結果
按公式(D.1)計算樣品的含水量。

式中:
ω ——樣品的含水量，單位為微克每克(μg/g)；
M ——儀器測量的水分的質量，單位為微克(μg)；
V_m ——氣體摩爾體積，常量22.4L/mol；
V ——熱式質量流量計測得通入氣體樣品的體積，單位為毫升(mL)；
N ——水的分子質量，常量18g/mol；
f ——熱式質量流量計氣體系數(見表D.1)。
注: 熱式質量流量計是以氮氣為標準氣進行流量標定。
熱式質量流量計常見氣體與相對于氮氣的轉換系數見表D.1。






D.2 體積流量計法
D.2.1 體積流量計法概述
體積流量計法是將被測氣體直接通入卡爾·費休水分儀，在測定氣體中水分質量的同時，利用體積流量計測量通入氣體的體積，并據此計算氣體樣品含水量的方法。該方法裝置簡單、操作方便，適用于氣體樣品氣體水分測量。


D.2.2 設備組裝
按圖D.2所示，將氣體樣品氣源(氣體鋼瓶或氣體采樣鋼瓶)通過氣管連接至儀器的進氣口。將體積流量計連接至儀器的排氣管。
D.2.3 測量步驟
利用體積流量計取樣測量步驟如下。
a) 按下儀器的啟動按鈕，緩慢打開氣體鋼瓶的出口閥門，調節氣體呈連續均勻的氣泡通過滴定池中的試劑。
b) 通入一定量的氣體樣品后，關閉氣體鋼瓶的出口閥門，接著等待儀器的滴定反應達到終點停止，讀取儀器顯示測得的水分質量。讀取體積流量計測得通入氣體樣品的體積、溫度和壓力。
D.2.4 測量結果

按公式(D.2)計算樣品的含水量。

式中:
ω ——樣品的含水量，單位為微克每毫升(μg/mL)；
M ——儀器根據卡爾·費休法的反應原理測得水分的質量，單位為微克(μg)；
t ——濕式氣體流量計所計量的氣體溫度，單位為攝氏度(℃)；
V ——通過滴定池的氣體體積，單位為毫升(mL)；
P ——濕式氣體流量計所計量的氣體的絕對壓力，單位為千帕(kPa)；
P_w ——在溫度t下水的蒸汽壓，單位為千帕(kPa)。


京都電子KEM 卡爾·費休水分儀 MKC-710S