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湿度露点测量原理

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1.湿度基础知识在许多物理、化学和生物学过程中，空气及其他气体中水蒸气
的存在与否有着重要的影响。在很多工业领域内，湿度测量是关乎商业成本、产
品质量、人身健康和安全的至关重要的因素之一。目前有很多不同的湿度表达方
法，也有很多不同的湿度测量技术，因而很有必要了解规范的湿度术语和定义及
成熟的湿度测量技术。
1.1什么是湿度？
湿度是在空气或其他气体中存在的水蒸气。水蒸气是水的气态形式，同其他各种
气体一样，是透明的。在我们周围的环境中大约有1%的气体是水蒸气。
1.2饱和水汽压、增强因子定义及计算公式
1.2.1饱和水汽压定义我们知道，温度高的水会蒸发出水蒸气。同样，水在较低
的温度下也可以释放出水蒸气。一定温度下，在水的表面和冰的表面，蒸发现象
始终都是存在的。相反，冷凝也是一样存在的。当蒸发和冷凝的速度达到一致时，
该体系就达到了动态平衡状态。空气或其他气体都有吸收水蒸气的能力，这种能
力主要受温度的影响。总的来说，温度越高，吸收水蒸气的能力越强。在某个温
度下，气体中所能包含的水蒸气的量达到最多时，就叫作“饱和”。
饱和水汽压是指水蒸气与水的凝聚相（水或冰）的单组分体系（界面为平面）
处于热力学平衡状态时的水蒸气压力。简单的说，就是一定温度下水蒸气所能存
在的最大压力。该压力仅仅是温度的函数。

1.2.2饱和水汽压计算公式目前饱和水汽压公式使用比较多的是Sonntag公式，
其中包括纯水和纯冰面上的饱和水汽压公式，分别见公式1及公式2。纯水面上
的饱和水汽压公式：（公式1）其中：，单位是，若以表示，需将公式中的

21.2409642用16.635794来代替。该公式的使用范围为173.15K≤T≤373.15K，
当273.15K≤T≤373.15K时，不确定度为0.005%(k=2)。纯冰面上的饱和水汽压
公式：（公式2）其中：单位为，单位是，若以表示，需将公式中的29.32707

用24.7219来代替。该公式的使用范围为173.15K≤T≤273.16K，当
173.15K≤T≤223.15K时，不确定度为0.5%(k=2)；223.15K≤T≤273.15K时，不
确定度为0.3%(k=2)。
1.2.3饱和水汽压计算简化公式目前比较常用的是Magnus公式。
1.2.3.1由温度计算饱和水汽压水面上的饱和水汽压公式为：
公式（3）式中：
单位为℃。

该公式的使用范围为-45℃≤t≤+60℃，不确定度≤0.6%(k=2)。冰面上的饱和水汽
压公式为：
公式（4）式中：

单位为℃。该公式的使用范围为-65℃≤t≤+0.01℃，不确定度≤1.0%(k=2)。
1.2.3.2由饱和水汽压计算温度由饱和水汽压计算露点温度：
公式（5）式中：
单位为℃。
该公式的使用范围为-45℃≤≤+60℃，不确定度为≤0.04℃。
由饱和水汽压计算霜点温度：
公式（6）式中：
单位为℃。
该公式的使用范围为-65℃≤≤0.01℃，不确定度为≤0.08℃。
1.2.4饱和水汽压－温度曲线饱和水汽压最重要的影响因素是温度。
根据计算公式（1）（2），绘制出-100℃～100℃之间的饱和水汽压-温度曲线，
如图1-1。
图1-1-100℃～100℃饱和水汽压－温度曲线在某一段温度之内，如20℃～
25℃，饱和水汽压－温度曲线见图1-2。
图1-220℃～25℃饱和水汽压-温度曲线由此可见，在一段很小的温度范围内，
饱和水汽压与温度几乎呈线性关系。
1.2.5增强因子定义及计算公式上述饱和水汽压公式均是针对纯水－水蒸气或纯

冰－水蒸气体系而言，而对于混合气体如空气体系，则需要考虑增强因子f，那
么水的饱和蒸气压可由公式（7）计算得出。

公式（7）其中，：纯水的饱和蒸气压（可由Sonntag公式或Magnus公式计
算得到）：水蒸气的增强因子。空气的值可通过公式（8）及（9）计算：压力

为3kPa至110kPa时，
公式（8）该公式的不确定度U<0.08%(-50℃<T<60<&NBSP;SPAN>℃时)。压
力为1atm至20atm时，
公式（9）其中，，Ai和Bi的值见表1-1。表1-1Ai和Bi的值水面-50℃～
0℃水面0℃～100℃冰面-100℃～0℃

A13.62183×10-43.53624×10-43.64449×10-4
A22.60553×10-52.93228×10-52.93631×10-5
A33.86501×10-72.61474×10-74.88635×10-7
A43.82449×10-98.57538×10-94.36543×10-9
B1-10.7604-10.7588-10.7271
B