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目 录

一、 概述--------------------------------------------------------（2）

二、 测量原理--------------------------------------------------（2）

三、 主要技术性能--------------------------------------------（3）

四、 仪器结构--------------------------------------------------（3）

五、 使用方法--------------------------------------------------（6）

六、 维护工作--------------------------------------------------（7）

七、 注意事项--------------------------------------------------（15）

八、 仪器的成套性--------------------------------------------（16）

附表1 常用备件清单----------------------------------（17）

附表2 ppmv与露点温度对照表---------------------（18）

2 一 概 述

该仪器用电解法测量气体样品中的水分，广泛用于造气、电力、石油化工、电子工业、热处理等部门作气体质量检测、监视干燥剂的干燥效果以及特殊保护器含水量检测等。被测气样可以是空气、惰性气体、烃类及其他不破坏五氧化二磷涂层及池体、不在电极上起聚合反应、不参与电解反应的气体。该仪器既可以作为实验室仪器，也可以用于生产流程，尤其适宜作连续测定。

二 测量原理

该仪器用连续取样的方法，使气样流经一个特殊结构的电解池，其水分被作为吸湿剂的五氧化二磷膜层吸收，并被电解为氢气和氧气排出，而五氧化二磷得以再生。反应过程可表示为：

P2O5+H2O=2HPO3--------------------------------------------------- (1)

2HPO3=H2↑+1/2O2↑+P2O5 -------------------------------------- (2)

合并(1)、(2)得:

H2O=H2↑+1/2O2↑-----------------------------------------------------(3)

当吸收和电解达成平衡后，进入电解池的水分全部被五氧化二磷膜层吸收，并全部被电解。若已知环境温度、环境压力和气样流量，根据法拉第电解定律和气体推导出的电解电流与气样含水量之间的关系为：

0040310TVPFUQPTI --------------------------------------- (4)

式中：I——水的电解电流, μA

U——气样含水量， ppmv（即体积比）：

Q——气样流量，mL/min;

P——环境压力，Pa;

To=273K；

F=96485C；

Po=101325Pa;

T—环境的绝对温度，K；

Vo=22.4L/mol。

由(4)式可见,电解电流的大小正比于气样的含水量,因此通过测量水的电解电流来测量气样中的含水量。在标准大气压和20℃条件下,一理想气体以100mL/min的流量流经电解池,当气样含水量为1ppmv时,由(4)式计算出电解流量为13.4μA。 该仪器以ppmv为计量单位,可直接读取气样中水分含量的 ppmv值。 3 由于铂电极的催化作用,水的电解反应(3)系一可逆过程,即：

H2OH2+1/2O2------------------------------(5)

所以当被测气样为氢气、氧气或含有足量的氢气组分时，平衡向左移动，已经电解生成的氢和氧中有一部分复合生成水，继而又进行二次电解,使总的电解电流值偏高，此即“氢效应”和“氧效应”，或统称“复合效应”。实验表明，使用该仪器测定这一类气样的含水量时，读数将偏高几个至十几个ppmv，但此偏差集中反应在本底值上，故可以扣除。

三 主要技术性能

1. 电源：交流(220+22)V，(50~60)Hz。

直流：(10~45)V(仅供干燥时选用)。

2. 量程：(0~100，0~1000)ppmv自动转换。

3. 引用误差：优于+5%(按满度值)。

4. 时间常数：达到气样含水变化量的63%，上升或下降均不大于3min。

5. 工作条件：

供气压力：小于0.1MPa ；

环境温度：(+5~40) ℃；

气样流量：测量流量100mL/min,旁通流量：1L/min。

6. 输出信号：(0~10)mV或(4~20)mA。

7. 体积:380mm×300mm×170mm。

8. 重量:约7kg。

四 仪器结构

仪器由气路系统和电路两部分组成；气路系统主要包括电解池和气路控制部分。

1. 电解池

在玻璃管内壁，两根铂电极平行饶成双螺旋形，极间均匀地涂敷五氧化二磷膜作为吸湿剂。在规定的测量条件下，这种内绕式结构可以保证对进入池内的水分全部吸收和电解。玻璃池壁利于五氧化二磷涂层均匀。

对于干燥的五氧化二磷涂层，当通入“绝对干燥”的气样，并在电极上施加一适当的直流电压时，电路中将产生一个不大的电流——本底值。本底值的大小仅与电解池结构、涂层状况、温度及气样种类等因素有关，而与气样含水量无关。由于本底值总是叠加在气样所含水分的电解电流上，故测定时应从仪器读数中扣除本底值后方为介质的真实含水量。

2. 气路控制系统

气路系统由控制阀、电解池、流量调节阀和流量计、干燥器等部分组成。气流路径的控制由控制阀完成。

参看图1，当控制阀置于“干燥”时，气样进入控制阀后，按虚线所示路径经干燥后流过电解池，这是测量之前进行干燥处理，使电解池处于干燥状态；当控制阀置于“测量”时，气样按控制阀实线所示路径直接流经电解池，以指示被 4 测气样的含水量。此时干燥器两端自行封闭。

图1 气路控制系统

当控制阀置于“关”时，旁通和测量气路都关断；而无论控制阀置于“干燥”或“测量”，旁通都是畅通的，此时只有通过旁通流量阀关闭旁通气路。测量流量和旁通流量的大小，分别通过测量流量阀和旁通流量阀来调节。采用旁通技术的目的是通过增大取样总量达到降低取样污染（主要指渗透水、吸附水等）的比例，使测量尽可能迅速而准确。例如对同一取样系统而言，当旁通流量为零（即关闭旁通）时，由取样系统所带来的污染将100%地进入电解池，使测定结果偏高；当旁通流量为1L/min时，进入电解池的污染量仅为9%，这就使测量结果更为准确。而且由于取样系统的总流量增大，气流对系统污染水的吹洗能力增强，仪器示数将提早达到平衡，加快了测定速度。旁通技术的效果在二三十个ppmv以下的底含水量中和取样系统不合理的情况下尤为明显。原则上说，旁通流量越大越好。在取样系统合理的情况下，如果气样含水量较高而对测量精度要求不高时，也可酌情减小旁通流量，但不要完全关闭。

整个气路系统的材质均为优质不锈钢、聚四氟乙稀及玻璃，符合渗透性小、吸附性小的原则，不仅满足低含水量的测定要求，而且提高了抗腐蚀性能。

3. 电路

仪器电路原理见图2，电路按功能可分为下面几个部分：

I. 直流稳压电源电：

共有四组直流电源：由组件317组成的45V电源池的工作电源；由7815和7915组成的+15V电源是模拟电路的工作电源；由7805组成的5V电源是数字面板表的工作电源。 5

图2 电路原理图

Ⅱ. 测量、自动量程转换及显示电路

当45V电压加在电解池上后，流经电量池的气体中的水分将被电解产生电解电流，此电流流经取样电阻器R16和R17后转换成电压。当被测气样中水分含量大于100ppm时（此时R16上端对地电压大于1V），仪器将自动地从满度100mpp档转换到1000ppm档，继电器K2触点向下，将R17上的电压送到面板表上显示出相应的水分含量。相反当气样中水分含量略低于100ppm时，仪器又自动地从满度1000ppm档转换到100ppm档，此时继电器K2触点向上，将R16上的电压送到面板表上显示出相应的水分含量，同时面板表上小数点将亮。自动量程转换电路主要由取样电阻器R16、R17、比较器A7—2、继电器K2及小数点控制开关V17组成。

Ⅲ. 信号输出电路：

仪器设有（0~10）mV与（4~20）mV输出，均对应于（0~100）ppmv和（0~1000）ppmv，自动随量程转换。（0~10）mV输出电路主要由电压跟随器A7—4及分压电器RP3、R26、R27组成。（4~20）mV输出电路主要由A7—3、V19及其外围电阻组成。

Ⅳ. 充电电路

为方便用户，仪器内设有可充电电池组，当其电压降下至下限时，充电电路将启动给电池组恒流充电，充电电流大约为50mA。在充电过程中充电指示灯要亮。在不断电的情况下，一般要经过10多个小时的连续充电方可使电池组电压达到上限值，此时充电电路将自动关断。若连续充电14小时，充电电路还未自动关断充电，而仪器又没有进行测量工作，此时可将仪器电源开关置于“关”，停止充电。

充电电路主要由比较器A7—1、充电指示灯H、恒流源V7、V8、及R5，和相关电阻器组成。

6 五 使用方法

1. 仪器的安装

I.. 仪器必须现场安装，并且与取样点要尽可能地接近。

Ⅱ. 取样管道必须材质致密、内壁光滑清洁、越短越好。本仪器备有厚壁小内径的聚四氟乙烯管。此外还可采用不锈钢管、玻璃管及铜管、厚壁（1mm以上）聚乙烯管。不要采用弹性高、渗透性大的塑料管，尤其不允许使用各种类型的橡胶管。

Ⅲ.当被测气样压力高于0.1MPa（表压）时，在取样点处应装接可靠的减压阀。减压阀要材质致密、内腔空间小、光滑而清洁。本仪器随机配套供给一支两用取样阀，可直接与钢瓶连接；若取去其奶头，可通过管道与系统连接。

Ⅳ. 取样系统的接头应尽可能少，接头气密性要好，最好不要采取套接法。

Ⅴ. 仪器应水平安装在无强烈振动处。

下面以分析钢瓶气为例叙述操作过程（分析流程气基本同此）。

2. 电解池的干燥处理：

新仪器（包括重新涂敷的电解池）或已长期停用的仪器，由于电解池非常潮湿，在测量前必须进行干燥处理，使电解池处于干燥状态。干燥处理所用的气流可以是被测介质，但最好采用一种辅助气源——通常是钢瓶氮气（普氮即可）。为延长仪器内部干燥器的使用周期，辅助气源应经外接的分子筛干燥器（用户自备）干燥后再导入仪器。

I.检查各阀件旋扭及开关的位置：控制阀置于“关”，旁通流量阀和测量流量阀关闭，电源开关置于“关”

Ⅱ. 取下仪器后面板上三个接嘴的防尘帽，连接好气源管道，控制阀置于“干燥”，左旋旁通流量阀越3转，打开钢瓶总阀，在缓慢启开减压阀，至旁通流量约为1.1L/min，吹扫系统管道10min。

Ⅲ. 接通电源，表头显示1500ppm左右。

Ⅳ. 缓慢启动开测量流量阀，以20Ml/min左右或更少的小流量气流干燥电源池。为节约用气，旁通流量可减少（必须先关小减压阀）。至示数为5ppm以下，越底越好。

干燥时间的长短与电解池潮湿程度、室温及气样种类有关。在以氮气为介质、室温低于20℃ 的条件下，一般需24~72h。夏天通常需要更长一些时间。但电源池一经干燥后，就能迅速测量。

3. 测量：

I. 测量本底值：若干燥过程系用辅助气源，则将仪器切换至被测气样后，调节流量阀，使测量流量为100L/min，旁通流量约为1L/min（此时旁通流量也可减小，但必须先关小减压阀），至示数降至5ppm。以下并比较稳定时，记录此值作为本底值。当气样为氢、氧时，本底值通常为十几ppm。

Ⅱ. 测量：控制阀置于“测量”，准确调节测量流量为100Ml/min，旁通流量约为1L/min,至表头示数接近稳定即可读数。对于含水量为30ppm以下测量，应从表头读数中减去本底值作为实际值；对于汗水量为30ppm以上测量若对精度要求并不高，可视情况略去本底值的影响，直接由表头读数。

注意：①测量本低值的方法有几种，该仪器是把气样经分子筛干燥后通过电解池作为近似测定，所得结果U’0实际为仪器的本底U0与干燥器尾气含水量U干之和，即：