GB/T 11605-2026 湿度测量方法

范围
本文件描述了用伸缩法、干湿球法、冷凝露点法、电阻电容法、电解法、重量法、卡尔·费休法、光谱法和石英晶体振荡法测量气体的湿度的方法。
本文件适用于工业、农业、气象、电力和环境等领域的气体湿度的测量。

术语和定义
JJF 1012-2007 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
湿度  humidity
气体中水蒸气的质量混合比或体积分数。
绝对湿度  absolute humidity
水分浓度
单位体积湿气中水蒸气的质量。
相对湿度  relative humidity
湿气中水蒸气的摩尔分数与相同温度和压力条件下饱和水蒸气的摩尔分数的百分比，或者湿气中水蒸气的分压值与相同温度下饱和水蒸气压的比值。
露点温度  dew-point temperature
在等压的条件下将气体冷却，当气体中的水蒸气冷凝成水或霜(冰)并达到相平衡状态时的气体温度。
伸缩法  stretching method
利用毛发、尼龙和聚酰亚胺等有机高分子材料制成感湿元件，该元件的几何尺寸随着相对湿度的变化而发生变化的原理进行湿度测量的方法。
等压冷却  isobaric cooling
在压强保持不变的情况下，气体温度降低的过程。
石英晶体微天平  quartz crystal microbalance；QCM
利用石英晶体的压电特性制成的谐振式质量传感器。
注: 当传感器加有电压时，会产生频率稳定的振动。

伸缩法
概述
本方法规定了利用伸缩法来测量空气相对湿度的方法。伸缩法是通过感湿元件伸长缩短的原理来测量空气的相对湿度，在-35℃~45℃条件下，测量范围通常为相对湿度10%~100%。基于伸缩法原理的湿度计一般称为"毛发湿度表(计)"或"机械式湿度计"(以下简称"湿度计")。

干湿球法
概述
本方法规定了利用通风干湿表(计)测量空气的相对湿度，在-10 ℃~45 ℃的条件下，测量范围通常为相对湿度10%~100%。

冷凝露点法
概述
本方法规定了用冷镜式露点仪(以下简称"仪器)测量非腐蚀性气体的湿度，测量范围通常为露(霜)点-90℃~90℃。

电阻电容法
概述
本方法规定了用阻容法(露点)湿度计测量空气或其他气体的湿度。在-10 ℃~80 ℃条件下，电阻式湿度计的测量范围通常为相对湿度10%~90%；电容式湿度计的测量范围通常为相对湿度0%~100%。

电解法
概述
本方法规定了用以五氧化二磷为吸湿剂的电解湿度计测量气体中微量水分含量，被测气体为空气、惰性气体、烃类、氟代甲烷类、六氟化硫及其他不与五氧化二磷发生化学反应并不参与电解的气体。测量范围通常为0μL/L~1000μL/L。

重量法
概述
本方法是湿度测量方法中最高准确度的绝对湿度测量方法。重量湿度计通常用于湿度的精密测量及仲裁测量。测量范围通常为0.19g/kg~15g/kg。

卡尔·费休法
概述
本方法规定了用卡尔·费休法测定气体样品中水分质量。该方法适用于测量不与卡尔·费休试剂中的主要成分(即碘、甲醇、二氧化硫和有机碱)发生化学反应的样品的水分质量。测量范围通常为10^-2mg~10³mg。

测量原理
被测气体通过卡尔·费休水分仪的滴定池时，气体中的水与卡尔·费休试剂中的碘、二氧化硫在有机碱(如咪唑)和甲醇存在下，发生下列反应:
H₂O+I₂+SO₂+CH₃OH+3C₃H₄N₂→C₃H₄N₂·HSO₄CH₃+2C₃H₄N₂·HI
消耗的碘由含有碘离子的阳极液通过电解反应补充:
2I^-→I₂+2e
直到达到滴定终点，根据法拉第定律，碘的生成量与消耗电量成正比，发生反应的碘的物质的量与水相同，仪器通过电量消耗计算出样品的含水量。

测量仪器
卡尔·费休水分仪(如图8所示，以下简称"仪器"): 检测水分准确度为0.1μg。


测量步骤
测量准备

加入约150mL阳极液于滴定池，加入阴极液于阴极池直到液面与滴定池内的阳极液基本持平。接通仪器电源，用塞子堵住进气接头，调节磁力搅拌器至阳极液刚好不泛起气泡的转速挡位。开启仪器的电解(滴定)功能，反应滴定池内的水分。当仪器显示的水分的反应速率低于0.30μg/s时，开始测量。
仪器校准
用微量注射器抽取0.5μL纯水，按下启动按钮，通过聚四氟进样塞注入滴定池，进行仪器校准。仪器示值误差不超过±5%。
测量方法
气体采样: 按 GB/T 6681-2003 中7.10的规定进行。
用电子天平称量气体采样钢瓶和气体样品的质量。
将气体采样钢瓶按图9所示的方式连接至仪器的进气口，按下仪器的启动按钮，缓慢打开气体采样钢瓶的出口阀门，调节气体呈连续均匀的气泡通过滴定池中的试剂。


通入一段时间后，关闭气体采样钢瓶的出口阀门，等待仪器的滴定反应达到终点停止，读取仪器显示测得的水分质量。
取下气体采样钢瓶，用电子天平称量气体采样钢瓶和剩余气体样品的质量。
将进样前和进样后两次称量气体采样钢瓶的质量差值输入到仪器中。
注: 若采用气体闪蒸仪法和体积流量计法，测量方法见附录D。
测量结果
待仪器示值稳定后读数，按公式(6)计算含水量。

式中:
ω ——样品的含水量，单位为微克每克(μg/g)；
M ——仪器测量的水分的质量，单位为微克(μg)；
m₀ ——进样前气体采样钢瓶和气体样品的质量，单位为克(g)；
m₁ ——进样后气体采样钢瓶和气体样品的质量，单位为克(g)。
精密度
按 GB/T 6379.2 的规定执行。
测量报告
试验报告见附录A。

光谱法
概述
本方法规定了采用光谱法测量气体的湿度，主要利用激光能量被水汽分子吸收形成吸收光谱，根据激光能量变化与水汽含量的关系计算气体湿度。测量范围通常为露点-90 ℃~20 ℃，测量结果为体积分数或露点温度。

石英晶体振荡法
概述
本方法规定了采用石英晶体振荡法测定气体的湿度，适用于氢、氧、氮、氦、氖、氩、氪、氙、六氟化硫、一氧化碳、氧化亚氮、空气等气体及其混合气体湿度的测定，不适用于对石英晶体有腐蚀的气体以及能与水分发生反应的气体。测量范围通常为0.1μL/L~2000μL/L。

附录A  (资料性)
试验报告
湿度与测量条件密切相关，测量宜有详细记录和测量报告。试验报告宜包括以下内容:
a) 测量所依据的标准；
b) 测量方法；
c) 被测气体名称和编号；
d) 湿度计的名称、型号、编号和准确度；
e) 环境和气样的温度、压力；
f) 测量数据(列表)；
g) 测量人员；
h) 测量日期；
i) 其他需要说明的情况。

附录D  (资料性)
气体闪蒸仪法和体积流量计法(卡尔·费休)
D.1 气体闪蒸仪法
D.1.1 气体闪蒸仪法概述
气体闪蒸仪法是将被测气体直接引入卡尔·费休水分仪，在测定气体中水分质量的同时，通过体积流量计测量通入气体体积，并据此计算气体样品含水量的方法。该方法装置简单、操作方便,适用于混合气体样品及一般精度要求的气体水分测量。


D.1.2 设备组装
按图D.1所示，将气体样品气源(气体钢瓶或气体采样钢瓶)通过气管连接至气体闪蒸仪的进气接头。
D.1.3 测量步骤
利用气体闪蒸仪法取样测量步骤如下。
a) 打开气体样品气源阀门，调节气源的减压阀将气体输出压力调节至气体闪蒸仪的额定压力范围以内。
b) 打开气体闪蒸仪的进气总阀，接着控制1号三通电磁阀和2号三通电磁阀使样品流经气体闪蒸仪到出气接头，调整流量调节阀控制气体流速在300mL/min~600mL/min，让气吹扫进样系统3min以上。然后关闭闪蒸仪的进气总阀。(如果气体样品总量不够用于吹扫，可使用纯度≥99.999%的氮气或氩气预先吹扫。)
c) 气体闪蒸仪的出气口连接至仪器的进气口，按下仪器的启动按钮。打开气体样品气源阀门，调节气体闪蒸仪流速调节阀控制气体流速在300mL/min~600mL/min。
d) 通入一定量的气体样品后，关闭进气总阀，读取热式质量流量计测得通入气体样品的体积；接着等待仪器的滴定反应达到终点停止，读取仪器显示的水分质量。
D.1.4 测量结果
按公式(D.1)计算样品的含水量。

式中:
ω ——样品的含水量，单位为微克每克(μg/g)；
M ——仪器测量的水分的质量，单位为微克(μg)；
V_m ——气体摩尔体积，常量22.4L/mol；
V ——热式质量流量计测得通入气体样品的体积，单位为毫升(mL)；
N ——水的分子质量，常量18g/mol；
f ——热式质量流量计气体系数(见表D.1)。
注: 热式质量流量计是以氮气为标准气进行流量标定。
热式质量流量计常见气体与相对于氮气的转换系数见表D.1。






D.2 体积流量计法
D.2.1 体积流量计法概述
体积流量计法是将被测气体直接通入卡尔·费休水分仪，在测定气体中水分质量的同时，利用体积流量计测量通入气体的体积，并据此计算气体样品含水量的方法。该方法装置简单、操作方便，适用于气体样品气体水分测量。


D.2.2 设备组装
按图D.2所示，将气体样品气源(气体钢瓶或气体采样钢瓶)通过气管连接至仪器的进气口。将体积流量计连接至仪器的排气管。
D.2.3 测量步骤
利用体积流量计取样测量步骤如下。
a) 按下仪器的启动按钮，缓慢打开气体钢瓶的出口阀门，调节气体呈连续均匀的气泡通过滴定池中的试剂。
b) 通入一定量的气体样品后，关闭气体钢瓶的出口阀门，接着等待仪器的滴定反应达到终点停止，读取仪器显示测得的水分质量。读取体积流量计测得通入气体样品的体积、温度和压力。
D.2.4 测量结果

按公式(D.2)计算样品的含水量。

式中:
ω ——样品的含水量，单位为微克每毫升(μg/mL)；
M ——仪器根据卡尔·费休法的反应原理测得水分的质量，单位为微克(μg)；
t ——湿式气体流量计所计量的气体温度，单位为摄氏度(℃)；
V ——通过滴定池的气体体积，单位为毫升(mL)；
P ——湿式气体流量计所计量的气体的绝对压力，单位为千帕(kPa)；
P_w ——在温度t下水的蒸汽压，单位为千帕(kPa)。


京都电子KEM 卡尔·费休水分仪 MKC-710S