干湿温度计检定校准影响因素分析

华吉良HUA Ji-liang

（江苏泰州市计量测试技术研究所，泰州225300）

0 引言

在JJF1012-2007《湿度与水分计量名词术语及定义》计量规范中将湿度定义为气体中水蒸气的含量。在日常生活中，我们所说的湿度是相对湿度（用RH%表示），它是指气体中含有水蒸汽量与其空气相同情况下饱和水蒸汽量的百分百，如果从原理上划分湿度测量，大约有二、三十种之多。但是湿度测量作为一个看似简单的量值，由于研究过程中设计相当复杂的物理、化学理论分析和计算，因此仍旧是世纪计量领域中著名的难题之一，动态法、静态法以及露点法和干湿球法、电子式传感器法等是常见的测量湿度的方法。干湿球温度计由两支规格完全相同的温度计组成，一支为干球温度计，暴露在空气中的温泡测量环境温度；另一支为湿球温度计，用特制的纱布将温泡裹起来并设法保持纱布湿润，不断蒸发的水分带走周围的热量热降低湿球温度，因此，在测量湿度中，干湿球法是成本最小的一种方法。周围空气的含水量会影响水分蒸发的速率，水分蒸发速率随着空气湿度的降低而加快，从而使得湿球温度越低。因此可以利用空气湿度与干湿球温差之间的函数关系，通过测量干球和湿球温度确定空气湿度。

1 干湿球法测湿度的计算方法

式中H为相对湿度，e为被测湿气的水蒸气压（kPa），es为干球温度下所对应的纯水平液面饱和水蒸气压（kPa）。

式中ew（tw）为湿球温度下所对应的纯水平液面饱和水蒸气压（kPa），A为干湿表系数，P为被测湿气的总压力，即所处环境的大气压力，t为被测湿气温度，也即干球温度，tw为湿球温度。

1.2 饱和水蒸气压ew(T)的计算方法

目前饱和水汽压公式使用比较多的是Sonntag公式，其纯水面上的饱和水汽压公式为：

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

式中，T的单位为 K，使用范围为173.15K≤T≤373.15K。如果单位为℃，则式中21.2409642应用16.635794代替。

式中t的单位为℃,使用范围为-45℃≤t≤60℃。

式中Cp是空气的等压比热容，L是水的汽化潜热，Ma是空气的相对分子质量，Mv是水的相对分子质量。

式中v为空气流过湿球四周的速度。

2 干湿球法测量湿度的影响因素

干湿球温度计的误差、湿球纱布套的污染以及供水情况、被测湿气的压力等都是影响干湿球法能否准确测量湿度的因素。此外，能够引起计算相对湿度误差的还有通风速度、湿球所处环境的防辐射情况以及被测湿气的状态等对干湿表系数A的影响。

3 干湿温度计检定校准过程中常见问题及解决方法

3.1 干、湿球温度计的固定问题 与普通玻璃液体温度计不同的是，干湿温度计没有刻度。通常将其固定在具有温度数值的面板上，通过读取温度计水银柱对应的温度值读取数值。如果固定扣发生松动，采用这支温度计测量的数值就存在很大的误差。

针对以上现象，可以采取以下措施避免发生：第一，在日常检定工作中注意观察被检干湿球温度计的实际情况，开始检定的时候必须确保干湿球温度计固定牢固。第二，在每台检定合格的干湿温度计的温度面板上，明显标注或者用胶粘牢干湿球温度计的最上部位置，从而便于企业自查或在后续检定过程中能够更加直观的检查到干湿球温度计是否出现滑动。

3.2 干、湿球温度计的时间常数问题 按照感温介质来分，干湿球温度计分为水银介质和有机液体介质两种。由于介质不同，时间常数往往不同，但也有同一种介质而时间常数不一致的情况。根据JJG205-2005的要求，在检定第一个定点（15℃）时，部分被检器具示值出现超差现象，开始将其定位不合格，但该温度计的温度示值误差随着继续检定20℃、30℃检定点，又回到了合理范围。因此，温度计在检定过程中如果出现偏差加大的现象，首先适当增加恒温时间，再判断是否超差，确有较大误差的，再进行调修或出具检定结果通知书。

3.3 湿球温度计上水纱布套问题 作为计量器具重要配套设备的干湿球温度计的水纱布套，温度计的示值直接受到其质量优劣、使用时间长短以及捆扎方式等因素的影响。通常建议采用标准纱布套，对于自行用纱布捆扎的，一定对感温泡上下包裹的位置进行特别的注意，此外，还应当保留适当的松紧度。在湿球温度计中，有条件的单位尽量使用蒸馏水或纯净水，及时更换板结或钙化的水纱布套。

3.4 恒温恒湿箱有效工作区域及被检干湿温度计通风问题 根据JJG205-2005的规定，在检定过程中应将被检温度计放在恒温恒湿箱的有效工作区域，这对检定结果具有很大的影响。在一个检定过程中，如果在恒温恒湿箱内防止过多的温湿度计以增加被检温湿度计的数量，则箱体周边的温湿度计的示值会出现较大偏差。此外，一次性放置太多的温湿度计还会影响箱内的通过封堵从而出现示值误差。在使用过程中，尽量将被检干湿温度计放在具有较大空间且分层恒温恒湿箱的中层位置。

3.5 相对湿度的查表计算问题 无论采用哪种类型的干湿温度计，检定后通过计算干球温度与湿球温度的差之后查表或查计算尺得到相应的湿度。各种干湿温度计即便是在干湿球温度一样的前提下计算出的相对湿度，由于感温介质的不同和型号规格的不同，也会存在一定的差异。因此，在计算相对湿度时应当单独计算每台被检干湿温度计，尤其不能随便套用某个查算表，应当根据生产厂家和型号规格等信息查阅固定的相对湿度查算表。

此外，在计算相对湿度时如果必须采用干湿球温度计差值，很多同行对于干湿球温度示值不是整刻度或两者之差不是计算表上已有刻度的采用四舍五入的原则计算相对湿度。但是笔者并不认同，以一台上海医用仪表厂生产的272型干湿温度计为例，干、湿球温度分别为25.3℃和24.1℃，两者之差为1.2℃，如果按四舍五入原则查表得到相对湿度为90%，而实际计算的为88%，也许这2%的误差就会对被检器具造成误判，显然这个原则很有问题。

湿度测量作为一个难题，为了最大限度的降低不确定度，作为一名检定人员，一定要在检定过程中对各种影响因素做好分析。

[1]张文东等.JJG205-2005，机械式温湿度计检定规程[S].中国计量出版社，2006.

[2]李占元等.JJF1012-2007，湿度与水分计量名词术语及定义[S].中国计量出版社，2008.

[3]国家气象局.湿度查算表.气象出版社，1989.