很多從事工業(yè)工藝管控、計(jì)量檢測的工作人員,在采購濕度檢測儀器時(shí)經(jīng)常會遇到兩個(gè)核心疑問:一是不同露點(diǎn)檢測技術(shù)的適配場景有什么差異,二是怎么判斷所選的露點(diǎn)儀是否符合自身的使用需求和政策規(guī)范。這兩個(gè)問題的解決,都要建立在對露點(diǎn)測量原理、不同類型設(shè)備性能差異的清晰認(rèn)知之上,掌握露點(diǎn)測量原理是做好露點(diǎn)儀選型的基礎(chǔ),能幫助用戶避免很多不必要的采購損失。
要理清不同設(shè)備的性能差異,首先要明確露點(diǎn)測量原理的基本定義:露點(diǎn)是指在固定氣壓下,氣體中所含的氣態(tài)水汽達(dá)到飽和狀態(tài)、凝結(jié)為液態(tài)水時(shí)的溫度,露點(diǎn)測量原理*是通過捕捉這一臨界溫度,換算出氣體中的*濕度、相對濕度等參數(shù)【1】。作為濕度測量領(lǐng)域的核心技術(shù)路徑,露點(diǎn)檢測技術(shù)的迭代本質(zhì)上*是對這一臨界溫度的捕捉精度、響應(yīng)速度的優(yōu)化過程,不同技術(shù)路線的成本和適配場景差異也十分明顯。
目前主流的露點(diǎn)儀原理主要分為三類,對應(yīng)不同的露點(diǎn)傳感器類型:第一種是冷鏡式原理,通過精準(zhǔn)控制鏡面的制冷速率,監(jiān)測鏡面反射率的變化判斷結(jié)露臨界點(diǎn),直接測量鏡面溫度得到露點(diǎn)值,這種原理的測量精度較高,適合量值溯源、計(jì)量校準(zhǔn)等場景;第二種是高分子電容式原理,露點(diǎn)傳感器的介質(zhì)層會吸附環(huán)境中的水汽,導(dǎo)致電容值發(fā)生變化,通過預(yù)存的標(biāo)定曲線換算出露點(diǎn)值,響應(yīng)速度快、維護(hù)成本低,適合工業(yè)現(xiàn)場的在線監(jiān)測和日常巡檢;第三種是氧化鋁阻容式原理,利用氧化鋁薄膜的吸濕特性改變電阻值計(jì)算露點(diǎn),量程覆蓋范圍較寬,適合極端干燥場景的測量【2】。這里要注意,不同露點(diǎn)儀原理的性能差異較大,采購時(shí)不能只看量程參數(shù),還要結(jié)合實(shí)際場景的需求選擇,不然很容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)精度不達(dá)標(biāo)、設(shè)備損耗過快的問題。
露點(diǎn)檢測技術(shù)的選型,要結(jié)合不同用戶群體的核心需求做判斷,目前市場上的采購需求主要來自B端企業(yè)用戶和G端政府/機(jī)構(gòu)用戶兩類。
對于B端企業(yè)用戶而言,核心需求集中在場景適配性、成本可控性、運(yùn)行穩(wěn)定性三個(gè)維度。比如鋰電池生產(chǎn)的注液、封裝車間,要求環(huán)境露點(diǎn)長期低于-60℃,一旦水分超標(biāo)*會導(dǎo)致電池容量下降、鼓包甚至發(fā)生安全事故,我們接觸過的某長三角鋰電池生產(chǎn)企業(yè),之前采購了一批價(jià)格較低的露點(diǎn)儀,因?yàn)闆]有適配-80℃的量程,測量數(shù)據(jù)偏差較大,導(dǎo)致批次電池不合格,損失超過百萬元,后來更換了適配的設(shè)備才解決問題。再比如壓縮空氣系統(tǒng)的露點(diǎn)監(jiān)測,需要設(shè)備適配管道安裝、抗油污抗粉塵,長期運(yùn)行的漂移量控制在合理范圍內(nèi),減少校準(zhǔn)和維護(hù)的成本。很多企業(yè)用戶在選型時(shí)容易陷入“參數(shù)越高越好”的誤區(qū),實(shí)際上如果是普通的廠房環(huán)境濕度監(jiān)測,選擇量程覆蓋-40℃到+20℃的設(shè)備*足夠,盲目追求高量程只會增加不必要的采購成本。
對于G端政府/機(jī)構(gòu)用戶而言,核心需求集中在標(biāo)準(zhǔn)符合性、資質(zhì)合規(guī)性、數(shù)據(jù)可溯源性三個(gè)維度。比如計(jì)量校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)采購濕度檢測儀器,需要設(shè)備符合JJG499-2019的相關(guān)檢定要求,測量數(shù)據(jù)可以作為量值傳遞的依據(jù),同時(shí)需要廠商提供對應(yīng)的校準(zhǔn)證書,滿足檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定的相關(guān)要求【3】;再比如環(huán)境監(jiān)測站的大氣濕度監(jiān)測設(shè)備,需要符合生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的相關(guān)技術(shù)規(guī)范,數(shù)據(jù)可以直接接入官方監(jiān)測系統(tǒng),滿足長期數(shù)據(jù)歸檔的需求。
針對不同場景的差異化需求,北京康高特推出的CDPM-1000精密智能露點(diǎn)儀提供了多配置可選方案,它采用高精度測量技術(shù),基于冷鏡原理或高分子電容原理實(shí)現(xiàn)微量水分檢測,具備測量精度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)迅速等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于科研院所、質(zhì)量檢測機(jī)構(gòu)和儀器儀表采購部門,滿足不同場景下的露點(diǎn)測量需求。選擇冷鏡原理配置的CDPM-1000,露點(diǎn)測量精度可達(dá)±0.2℃,可以滿足G端計(jì)量校準(zhǔn)、質(zhì)量檢測機(jī)構(gòu)的量值溯源需求,配套的校準(zhǔn)證書符合資質(zhì)認(rèn)定的相關(guān)要求;選擇高分子電容原理配置的CDPM-1000,搭載的高性能露點(diǎn)傳感器響應(yīng)時(shí)間小于30s,量程覆蓋-80℃到+20℃,可以適配B端鋰電池生產(chǎn)、半導(dǎo)體制造、壓縮空氣監(jiān)測等多種工業(yè)場景,設(shè)備經(jīng)過IP65防護(hù)等級測試,適合復(fù)雜工業(yè)現(xiàn)場的長期運(yùn)行。
不管是B端還是G端用戶,在采購和運(yùn)維濕度檢測儀器時(shí),都要注意幾個(gè)通用的核心要點(diǎn),避免后續(xù)使用過程中出現(xiàn)問題。
首先是采購前的需求梳理,要明確自身場景的測量范圍、精度要求、安裝方式、數(shù)據(jù)輸出需求等核心參數(shù)。比如需要便攜巡檢的場景,要選擇內(nèi)置電池、重量輕便的設(shè)備;需要在線監(jiān)測的場景,要選擇支持485通訊、可以對接工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)備。很多用戶在采購前沒有梳理清楚需求,導(dǎo)致設(shè)備到貨后無法適配現(xiàn)場工況,既浪費(fèi)了采購成本,又耽誤了生產(chǎn)或檢測進(jìn)度。
其次是要關(guān)注設(shè)備的校準(zhǔn)和溯源服務(wù),露點(diǎn)傳感器屬于精密測量元件,長期使用后會出現(xiàn)一定的漂移,需要定期校準(zhǔn)保證測量精度【4】。一般來說,常規(guī)使用場景的校準(zhǔn)周期為1年,如果是使用環(huán)境較為惡劣、測量頻次較高的場景,可以將校準(zhǔn)周期縮短至半年。采購時(shí)要優(yōu)先選擇可以提供正規(guī)校準(zhǔn)服務(wù)的廠商,保證后續(xù)運(yùn)維過程中的校準(zhǔn)需求可以得到滿足。
另外對于G端用戶來說,還要確認(rèn)設(shè)備是否符合對應(yīng)行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,比如用于食品藥品生產(chǎn)環(huán)境檢測的濕度檢測儀器,需要符合GMP的相關(guān)要求;用于特種設(shè)備檢驗(yàn)的露點(diǎn)檢測設(shè)備,需要滿足特種設(shè)備檢測的相關(guān)資質(zhì)要求,保證出具的檢測報(bào)告具備法律效力【5】。很多用戶反饋,在實(shí)際使用過程中,選擇多功能適配的設(shè)備可以有效降低采購和運(yùn)維成本,比如CDPM-1000精密智能露點(diǎn)儀同時(shí)支持便攜巡檢和固定安裝兩種模式,內(nèi)置的數(shù)據(jù)存儲功能可以存儲至少10000條歷史測量數(shù)據(jù),支持一鍵導(dǎo)出報(bào)表,既可以滿足B端企業(yè)的日常巡檢需求,也可以滿足G端機(jī)構(gòu)的檢測數(shù)據(jù)歸檔需求,適配性較強(qiáng)。
總的來說,露點(diǎn)檢測技術(shù)的選型沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)答案,核心是要結(jié)合自身的需求,基于對露點(diǎn)測量原理、露點(diǎn)儀原理的清晰認(rèn)知,綜合考量性能、成本、合規(guī)性等多個(gè)維度的因素,選擇適配的設(shè)備。目前濕度檢測儀器的技術(shù)迭代速度較快,用戶在采購時(shí)也可以優(yōu)先選擇支持功能升級的設(shè)備,延長設(shè)備的使用壽命,降低長期使用成本。
參考文獻(xiàn)
【1】 濕度測量技術(shù)手冊
【2】 工業(yè)氣體微量水分測量方法
【3】 檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)資質(zhì)認(rèn)定評審準(zhǔn)則
【4】 JJG 499-2019 鏡面式露點(diǎn)儀檢定規(guī)程
【5】 環(huán)境空氣濕度測量技術(shù)規(guī)范