湿度传感器法：环境监测在线分析技术

（1）原理与结构

阻容式湿度传感器由高分子薄膜电容湿度敏感元件和铂电阻温度传感器组成。水蒸气穿过高分子薄膜电容湿敏元件的上部电极，到达高分子活性聚合物薄膜，烟气中的水蒸气被薄膜吸收的量取决于周围烟气中的水分高低，因为传感器尺寸小、聚合物薄膜很薄，所以传感器可以对周围环境的湿度变化作出快速反应。聚合物中吸收的水蒸气改变了传感器的电介质特性而使传感器的电容值改变；由于烟气中水分含量变化与电容变化成一定的函数关系，从而可以通过测量电路来解决高温烟气测量水分的问题。铂电阻温度传感器测量烟气温度变化，用于进行温度补偿。

阻容法湿度计采样探管材质为不锈钢，头部带有过滤器去除烟气中的颗粒物，采样探管直接插入烟道内，采样探管带有伴热或保温功能防止烟气冷凝。阻容法测定烟气湿度参见图4.12。

图4.12　阻容法测定烟气湿度

阻容传感器的湿度测量范围为0～40%V，湿度测量精确度应不低于2%，温度测量精确度不低于1.5%，测量值示值可选相对湿度、温度、露点温度和烟气水分。

（2）应用与发展

湿度传感器探头必须解决烟气高温、灰尘、酸性物质对高分子薄膜电容的磨损和腐蚀问题，对湿度传感探头采取防磨损和防腐蚀的保护措施可保证其长期稳定工作。国内外采用湿度传感器的烟气水分仪，经过近几年的技术改进，采取防磨损、防腐蚀措施，已经在烟气在线监测中得到广泛应用，但其准确度不够高。

国内有的专业厂家对烟气湿度仪进行了标准溯源研究，建立了标准源及检测仪器。例如南京埃森环境技术公司生产的烟气水分仪经过标准溯源检测试验，并建立了现场校对用标准湿度发生器，该产品已与多种CEMS产品配套使用。南京埃森公司基于多年烟气水分测量的技术积累，依托江苏省烟气监测及应用工程技术研究中心，研发出高温湿度发生校准装置、便携式高温湿度发生校准装置，解决烟气水分仪的校准难题；同时，针对不同的用户现场使用工况，进一步推出了适用于低温高湿型（湿法脱硫未加GGH）、常规工况型、氨法脱硫和高温型（180～350℃）烟气水分仪系列（HMS545系列）。

鉴于国内烟气水分仪已经比较成熟，建议在修订CEMS国家环保标准时，将烟气水分检测定为必测指标。南京埃森公司HMS545系列的烟气水分仪参见图4.13。

(www.xing528.com)

图4.13　HMS545C烟气水分仪产品

HMS545C主要技术参数如下：

•烟气水分测量范围：0～40%V。

•准确度：±2%。

•响应时间（T90）：≤30 s。

•传感器：湿度传感器：阻容式；温度传感器：PT100铂电阻。

•探管长度：1.4 m（标准产品），可按客户要求定制长度。

•输出信号：1组4～20 mA。

•工作温度范围：0～180℃。

•自动伴热保护技术，有效防止结露。