大气湿度
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2023年3月2日发(作者：我们是一家人作文600字初中)湿度通常是指大气中所含的水蒸气量。湿度传感器是用以感受大气湿度并变换成适当电信号输出
的传感器。
湿度有两种常用的表示方法，即绝对湿度和相对湿度。绝对湿度是指一定空间中水蒸气的绝对
含量，可用kg/m3表示。绝对湿度也可称为水汽浓度或水汽密度。
绝对湿度也可用水的蒸气压来表示。设空气的水汽密度为ρv，与之相对应的水蒸气分压为Pv，
则根据理想气体状态方程有如下关系：
式中：M--水汽的摩尔质量；
R--摩尔气体常数；
T--绝对温度。((道尔顿（Dalton）总结了这些实验事实，得出下列结论：某一气体在气体混合物中产生的分压等于它
单独占有整个容器时所产生的压力；而气体混合物的总压强等于其中各气体分压之和，这就是气体分压定律（lawofpartial
pressure）。)
相对湿度为某一被测蒸气压与相同温度下的饱和蒸气压的比值的百分数，常用"％RH"表示。
这是一个无量纲的值。绝对湿度给出了水分在空间的具体含量，相对湿度则给出大气的潮湿程度，
故使用更加广泛。
式中：Pv--待测空气水蒸气分压
Pw--待测空气温度T同温时水的饱和水汽压。
利用湿度传感器可以将湿度值转化为电信号。湿度传感器主要组成部分为湿度敏感器件。湿度
敏感器件是基于其功能材料能发生与湿度有关的物理效应或化学反应的基础上制造的．它具有可
将湿度物理量转换成电讯号的功能，这些功能可以通过与湿度有关的电阻或电容的变化、长度或
体积的胀缩、以及结型器件或Mos器件的某些电参数的变化，诸如P-N结击穿电压、电流放大
系数、反向漏电流、MOS器件的沟道电阻等的变化而得以实现．
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露点的原始定义一般说来是:湿度一定压力一定的被测量气体被降温,当降到一个特
定的温度时出现结露现象,此时这个特定温度就是这个压力条件下的露点温度.所以
才出现了从原始定义出发测量露点的镜面式露点仪,GE的测量镜面采用铂铑合金.
相对湿度是被测量气体的水蒸气分压与相同压力、温度条件下净水表面饱和水蒸气
分压的比值。范围0-100%单位RH，无量纲单位。
露点的测量环境要根据测量仪器的不同而定，镜面式露点仪一般要求流量，基本都
为0.25升/分钟至5升/分钟之间，流量过大或过小都将导致测量不准确。探头式的
在线露点仪也要求流量条件，它的流量性质准确的称为流速，不同压力下流速允许
范围因传感器不同而异。GE的金基三氧化二铝传感器有许多种，种种不同，根据测
量条件内置针阀式采样器的可测量更大压力气体的露点，MMY35典型的流速允许
为1bar基本是常压了，可达50米/秒。但在10bar压力条件下，只有5米/秒的最
大流速。
相对湿度基本没碰到过有什么要求，一般常见的是在相对湿度含量很低的情况下用
露点表示，或者直接用含水PPM表示，因为你不能用小数点以后几个零的数字来表
示，那样没有意义。高温下也一般已经不存在相对湿度的概念，因为水已经被完全
汽化，根本不存在含水量的概念（高压下例外）。无论是高温还是高温高压下，现在
的相对湿度传感器基本都是通过采样气体测量常温湿度，然后反推得出的。
结论：如果空气相对湿度达到100%RH，那么此时的空气温度就是露点温度，这个
结果不难得出。
而且现在的计量单位，从一级到二级站基本都已经将镜面露点仪作为相对湿度的最
高标准。
什么是相对湿度？
在相同温度下，空气中水汽含量与饱和水汽含量之间的比例。
详细解释：
压力为P，温度为T的湿空气的相对湿度是指给定的湿空气中，水汽的摩尔分数怀
同一温度T和压力P下纯水表面的饱和水汽的摩尔分数之比，用百分数表示。
相对湿度是两个压强值之比:%RH=100xp/ps
在这里p是周围环境中水蒸汽的实际部分压强值；ps是周围环境中水的饱合压强值.
相对湿度传感器通常是在标准室温情况下校准的（高于0度），相应的，通常认为这
种传感器可以指示在所有温度条件下的相对湿度(包括在低于0度的情况).
冰会产生的蒸汽压强低于液态水。因此，当液态水水以冰的形式出现时，冷凝会相
对湿度低于100％的情况下产生。
水汽压和相对湿度
中国科学院计算机网络信息中心提供的解释如下
大气中水汽的含量虽然不多，却是大气中极其活跃的成分，在天气和气候中扮
演着重要的角色。大气中的水汽含量有很多种测量方法，日常生活中人们最关心的
是水汽压、绝对湿度和相对湿度。
水汽压（e）是大气压力中水汽的分压力，和气压一样用百帕来度量。以前气压
和水汽压常以水银柱的毫米数来测度，1百帕＝0.75008毫米水银柱。在一定温度下
空气中水汽达到饱和时的分压力，称为饱和水汽压(E)。饱和水汽压随着气温的升高
而迅速增加。
绝对湿度(a)指单位体积湿空气中含有的水汽质量，也就是空气中的水汽密度，
单位为克/厘米3或千克/米3。绝对湿度不容易直接测量，实际使用比较少。如果水
汽压的单位为百帕，绝对湿度的单位取千克/米3，则两者关系为：
其中T是温度。
相对湿度(f)指空气的水汽压e与同一温度下的饱和水汽压E之比，以百分数表示是：
相对湿度的大小表示空气接近饱和的程度。当f=100％时，表示空气已经达到饱和；
未饱和时，f<100％；过饱和时f＞100％。相对湿度的大小不仅与大气中水汽含量有
关，而且还随气温升高而降低。
已知温度和相对湿度换算露点
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相对湿度、露点温度转换的基本原理说明
湿度研究对象是气体和水汽的混合物。
无论是对于自由大气中的空气而言，还是对密闭容器中的特定气体而言，但凡是气
体和水汽的混合物，都可以作为湿度的研究对象，湿度研究的一般理论大多都是通
用的。
湿度的表示方法很多，包括混合比、体积比、比湿、绝对湿度、相对湿度等等，虽
然各单位之间的转换非常复杂，但其定义都是基于混合气体的概念引出的。相对湿
度是比较常用的湿度单位，是一个相对概念（所以，相对湿度是一个无量纲单位），
主要有以下几种定义表达：
1、
压力为P，温度为T的湿空气的相对湿度，是指在给定的湿空气中，水汽的摩尔分
数（或实际水汽压）与同一温度T和压力P下纯水表面的饱和水汽的摩尔分数（或
饱和水气压）之比，用百分数表示。
2、实际水汽压与同一温度条件下的饱和水汽压的比值
从相对湿度的定义中可以看出，相对湿度的计算，是通过混合气体的实际水汽压与
同状态下（温度、压力）水汽达到饱和时其饱和水汽压相比得来的。
对于混合气体而言，其实际水汽压与总压力和混合比相关，但对于物质的量而言，
是独立的，也就是无相关的。
但是，在保持混合气体压力不变的情况下，混合气体的饱和水汽压是与温度相关的
（在湿度论坛中，本人给出了温度to饱和水汽压的简化公式以及计算程序，可下载）。
上面说道：饱和水汽压是与温度相关的量。
在保持系统的混合比、总压力不变的情况下，降低混合气体的温度，能够降低混合
气体的饱和水汽压，从而使得混合气体的饱和水汽压等于混合气体的实际水汽压，
此时，相对湿度为100%，该温度，即为混合气体的露点温度。
基于上述解释，可以看出，只要测量得到了露点温度，通过温度to饱和水汽压的计
算公式或者计算程序，即可计算出混合气体的在露点温度时的饱和水汽压，也就是
正常状态下混合气体的实际水汽压。
同样，只要测量了当前混合气体的正常温度，就可以通过温度to饱和水汽压的计算
公式或者计算程序，得到当前系统正常温度下的饱和水汽压
实际水汽压除以饱和水汽压，就可以得到相对湿度。
湿度的单位换算
测湿仪表的显示值，通常是相对湿度或露点温度，在需要用其它单位时可进行换算。
换算的方法如下：
1.相对湿度与实际水汽压间的换算
由相对湿度的定义可得：
RH=(e/E)100%---------------------------(1)
式中：RH----相对湿度，%RH；
e----实际水汽压，hPa；
E---饱和水汽压，hPa。
因此：
e=E*RH-------------------------------(2)
即：实际水汽压等于相对湿度乘以相同温度下的饱和水汽压。
由于饱和水汽压E是温度的函数，所以用相对湿度换算为实际水汽压或用实际水汽
压计算相对湿度，都必须已知当时的温度值。在计算饱和水汽压时，应确定是冰面
还是水面，以正确选用计算公式。
2.相对湿度换算为露点温度
由于露点温度定义为空气中的水汽达到饱和时的温度，所以，必须先计算出实际水
汽压。根据露点的定义，这时的水汽压就是露点温度对应的饱和水气压。因此，可
以用对饱和水汽压求逆的方法计算露点温度。
用Goff-Grattch方程求逆非常困难，常用饱和水汽压的简化公式计算，而
简化公式很多，一般采用国军标GJB1172推荐的公式：
----------(3)
式中：E------为饱和水汽压，Pa；
T------热力学温度，K；
A、B、C为经验系数。其数值如下：
纯水平面：
0～100℃：A=20.013；B=16.286；C=2.492。
过冷却纯水平面：
0～-50℃：A=21.930；B=4.2526；C=4.422。
纯冰平面：
0～-100℃：A=23.151；B=-3.3151；C=6.10。
由公式（3）可以导出：
------------(4)
式中：
必须根据的值按以下原则判断Td的范围：
当>0时，Td>273.15K
当<0时，Td<273.15K
最后由Td的范围确定A、B、C系数的大小。与（3）式的条件相同。
3.露点温度换算为相对湿度
用露点温度换算为相对湿度，要比相对湿度换算为露点温度简单得多。但必须已知
当时的温度值，其计算步骤如下：
(1)把露点温度代入饱和水汽压计算公式计算出当时温度条件下的实际水汽压e。
(2)把当时的温度代入饱和水汽压公式计算当时温度条件下的饱和水汽压E。
(3)用公式（1）计算相对湿度。
4.实际水汽压与露点温度的换算
可采用以下简化公式：
--------------------------(5)
式中：-----露点温度，℃；
e------实际水汽压，hPa；
-----0℃时的饱和水汽压取6.11213hPa；
a=17.5638；
b=241.8243。
例如，在用通风干湿表测量露点温度时，就可先用干湿表公式直接计算出实际水汽
压e，然后用上式即可计算露点温度。
4.实际水汽压与露点温度的换算
可采用以下简化公式：
--------------------------(6)
式中：-----露点温度，℃；
e------实际水汽压，hPa；
-----0℃时的饱和水汽压取6.11213hPa；
a=17.5638；
b=241.8243。
例如，在用通风干湿表测量露点温度时，就可先用干湿表公式直接计算出实际水汽
压e，然后用上式即可计算露点温度。
5.实际水汽压与绝对湿度的换算
实际水汽压与绝对湿度间存在以下关系：
-------------------------------(7)
式中：a----绝对湿度，g/m3；
e----实际水汽压，hPa；
a----空气的体膨胀系数，a=1/273.15；
t-----空气的温度，℃。
由于湿度传感器很少能直接测量绝对湿度，在计量检定中很少用绝对湿度换算实际
水汽压。
5.用霜点相对湿度换算露点相对湿度
世界气象组织在《气象仪器和观测方法指南》中说明了大多数相对湿度传感器的特
性，在0℃以下温度也采用水面相对湿度的优点。
(1)基本上对相对湿度敏感的大多数湿度表，在各种温度下都显示水面相对湿度。
(2)温度在0℃以下的大多数云，由水滴或主要由水滴组成。
(3)相对湿度大于100％时一般不予观测，这在天气报告中特别重要。因为在温度低
于0℃时，大气相对于冰面经常处于过饱和状态。
(4)在现有的温度低于0℃的相对湿度记录中，绝大多数是相对于水面的测量值。
另一方面，大多数湿敏元件的初始校准往往是在0℃以上条件进行的，校准，即是
定了“刻度”，在0℃以下测量时，其“刻度”不大可能改变。因此，对于大多数湿
度敏感元件，在冰面条件下测得的相对湿度值，必须换算为水面相对湿度值。其方
法如下：
(1)用霜点相对湿度对应的温度值计算出冰面饱和水汽压。
(2)以冰面饱和水汽压乘以霜点相对湿度得出实际水汽压e。
(3)用霜点相对湿度对应的温度值计算对应的水面饱和水汽压。
(4)用实际水汽压e除以水面饱和水汽压，即可得过冷却水面对应的相对湿度。
基于水面饱和水汽压的相对湿度，要比相同温度条件下冰面的相对湿度偏低，温度
越低，其偏低的值越大。
露点和霜点
露点(Dp)露点是指气体冷却，开始由水汽冷凝为液态水的温度。露点可能会是在0º
C以下(过冷却水)。应将此定义与霜点相区别。(见下一条目)
霜点(Fp)霜点是指气体冷却，开始由水汽冷凝为固态冰的温度。霜点只会在气温低
于结冰点以下时出现