PANAMETRICS电容式在线水分析仪在气相测量中的正确使用

　　1　体积比的定义和相关因素

　　微量水是指其含量在1 000ppm以下的水份。气体中水的体积比是气体中水蒸汽的分体积与气体的体积比乘以10e6。我们知道在一定容积内,气体所占的体积比和其所占的分压比成正比。故气相中水的体积比(ppmV)可定义为是气体中水蒸汽的分压与气体总压比乘以10e6,即:

　　2　PANAMETRICS电容式在线水分析仪测量气相(ppmV)中水的原理

　　电容式水分析仪的检测器(探头)是以铝和能渗透水的黄金膜为极板,两极间填以氧化铝微孔介质。当样品透过探头时,样品中的水透过黄金膜进入氧化铝微孔,从而引起介质介电系数的改变,相应地电容敏感元件的电容量也发生变化,而且其变化与介质的含水量有一定的线性关系。测得电容量的变化即可测出样品中水的含量。由于电容敏感元件的电性能对其制作工艺条件非常敏感,所以制作出的各个探头其电容性能不尽相同。因此,每一个探头在出厂时都带有自己的大气压下露点和探头信号MH(厂家定义的原始信号单位)的校正曲线。一般是从-110~+20℃每隔10℃标定一次共14个点的校正曲线。

　　我们知道,大气压下的露点和水蒸汽压存在着一定的关系。即知道常压下的露点就可知道水蒸汽压。这样探头测得样品中水原始信号(MH),经过计算可求得大气压下的露点,从而求出水的分压。根据公式(1)求得水的体积比。

　　3　PANAMETRICS电容式在线水分析仪电缆误差

　　从PANAMETRICS电容式在线水分析仪测量气相(ppmV)中水的原理可知,体积比与探头的原始信号MH和探头所在的压力有关。

　　PANAMETRICS电容式在线水分析仪的探头一般安装在现场,控制器因不防爆而安装在控制室内。探头至控制器之间一般由厂家提供的专用屏蔽电缆连接,但探头标定一般由厂家的技术服务部来对其进行标定,未考虑电缆分布电容的影响(电缆的长度不可能一样,其分布电容也非固定值)。PANAMETRICS电容式水分析仪探头的露点和电容(MH)之间关系的校验曲线也不是完全线性的,其采用插入法来计算露点。

　　其计算公式如下:

　　TEMP1———探头所测MH值所在校验曲线间,上一个校验点的露点;TEMP0———探头所测MH值所在校验曲线间,下一个校验点的露点;

　　MH1———探头所测MH值所在校验曲线间,上一个校验点的露点所对应的MH值; MH0———探头所测MH值所在校验曲线间,下一个校验点的露点所对应的MH值。

　　在校验单中,可看出,当露点较低时,相邻的两个露点(露点相差10度)所对应的电容差较小。当露点较高时,相邻的两个露点(露点相差10度)所对应的电容差较大。即K值(度/MH)在露点　　较低段其远远大于露点较高段。故电缆带来的电容误差在露点较低时,所带来的误差相对较大。