（1）测量原理
晶体振荡式微量水分仪的敏感元件是水感性石英晶体，它是在石英晶体表面涂覆了一层对水敏感（容易吸湿也容易脱湿）的物质，称为吸湿涂层或吸湿薄膜。当湿性样品气通过石英晶体时，石英表面的涂层吸收样品气中的水分，使晶体的质量增加，从而使石英晶体的振荡频率降低。然后通入干性样品气，干性样品气萃取石英涂层中的水分，使晶体的质量减少，从而使石英晶体的振动频率增高。在湿气、干气两种状态下振荡频率的差值，与被测气体中水分含量成比例。
石英晶体质量变化与频率变化之间有一定的关系，这一关系同样适用于由涂层或水分引起的质量变化，通过它可建立石英检测器信号与涂覆晶体性能的定量关系：
式中 ΔF——频率变化；
Δm——质量变化；
K——质量灵敏度系数。
设ΔF0为干涂层引起的频率变化，Δm0为干涂层的质量，ΔF为由于水吸附引起的频率变化，Δm为由于水吸附增加的质量。代入式（10.16）并整理后可得到：
通过式（10.17），可知石英晶体传感器的灵敏度和选定的吸湿物质相关，其校正方程可通过具体采用的吸湿物质的校正曲线获得。(www.xing528.com)
（2）石英晶体传感器
频率为9 MHz的石英晶体（AT切割）最常采用的形状有圆形、正方形和矩形。图10.12是一种圆形石英晶体传感器的结构图。圆形石英晶体的直径为10~16 mm，厚度为0.2~0.5 mm。将金、镍、银或铅等金属镀在石英片表面上作为电极。如果分析对象是腐蚀性气体，则只能用惰性金属。标准的电极吸湿涂层面积直径在3~8 mm，厚度为300~1 000 nm。用吸水物质涂覆的晶体频率变化一般能达到5~50 kHz。通过计算可知，9 MHz石英晶体的质量灵敏度系数大约为400 Hz/μg。
石英晶体的吸湿涂层可以采用分子筛、氧化铝、硅胶、磺化聚苯乙烯和甲基纤维素等吸湿性聚合物，还可采用各种吸湿性盐类。
（3）特点
①石英晶体传感器性能稳定可靠，灵敏度高，可达0.1 ppmV。测量范围为0.1~2 500 ppmV，在此范围内可自定义量程。精度较高，在0~20 ppmV范围测量误差为±1 ppmV，>20 ppmV时为仪表读数的±10%。重复性误差为仪表读数的5%。
②反应速度快，水分含量变化后，能在几秒内做出反应。
③抗干扰性能较强。当样气中含有乙二醇、压缩机油、高沸点烃等污染物时，仪器采用节省传感器模式，即通样品气30 s，通干燥气3 min，可在一定程度上降低污染，减少“死机”现象（根据国内使用经验，仍需配置完善的过滤除雾系统，并加强维护）。
图10.12 一种圆形石英晶体传感器的结构图
（a）正视图；（b）俯视图
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