流程工業高純氣體案例
純氣體生產或半導體製造等某些要求嚴苛的工業流程，需要非常精確地測量微量水分含量。
通常認為，在實驗室環境中才能實現理想測量。但是，采樣時會引入某些不確定因素，如汙染、平均值、管道等。在本文中，我們將展示與在線測量相比，實驗室環境中存在哪些會造成不確定性的采樣相關因素。
人(ren)們(men)通(tong)常(chang)認(ren)為(wei)，實(shi)現(xian)高(gao)準(zhun)確(que)度(du)的(de)理(li)想(xiang)方(fang)法(fa)是(shi)購(gou)買(mai)具(ju)有(you)高(gao)規(gui)格(ge)的(de)測(ce)量(liang)儀(yi)表(biao)。對(dui)於(yu)濕(shi)度(du)測(ce)量(liang)而(er)言(yan)，這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)要(yao)購(gou)買(mai)分(fen)析(xi)儀(yi)類(lei)型(xing)的(de)儀(yi)表(biao)，因(yin)為(wei)這(zhe)類(lei)儀(yi)表(biao)理(li)論(lun)上(shang)準(zhun)確(que)度(du)高(gao)。然(ran)而(er)，相(xiang)較(jiao)於(yu)更(geng)堅(jian)固(gu)耐(nai)用(yong)的(de)工(gong)業(ye)儀(yi)表(biao)，分(fen)析(xi)儀(yi)價(jia)格(ge)昂(ang)貴(gui)，且(qie)對(dui)環(huan)境(jing)的(de)影(ying)響(xiang)異(yi)常(chang)敏(min)感(gan)，因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)特(te)定(ding)且(qie)穩(wen)定(ding)的(de)使(shi)用(yong)條(tiao)件(jian)。
通(tong)常(chang)，分(fen)析(xi)儀(yi)並(bing)不(bu)直(zhi)接(jie)在(zai)流(liu)程(cheng)中(zhong)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)，而(er)是(shi)要(yao)先(xian)行(xing)采(cai)集(ji)氣(qi)體(ti)樣(yang)本(ben)，將(jiang)其(qi)導(dao)入(ru)分(fen)析(xi)儀(yi)，然(ran)後(hou)將(jiang)樣(yang)本(ben)遺(yi)棄(qi)。在(zai)所(suo)有(you)測(ce)量(liang)中(zhong)，氣(qi)體(ti)樣(yang)本(ben)通(tong)常(chang)都(dou)存(cun)在(zai)以(yi)下(xia)問(wen)題(ti)：
樣本可能無法代表實際的工藝條件。
樣本還可能受到采樣和分析中外部因素的影響。
樣本可能會受到泄漏的影響，甚至成為泄漏的源頭。
舉ju例li來lai說shuo，想xiang象xiang要yao稱cheng量liang一yi些xie粉fen末mo。如ru果guo在zai采cai樣yang和he稱cheng量liang之zhi間jian的de過guo程cheng中zhong，粉fen末mo被bei雨yu水shui打da濕shi，樣yang本ben將jiang無wu法fa反fan映ying粉fen末mo的de真zhen實shi重zhong量liang和he成cheng分fen。同tong樣yang，水shui氣qi也ye能neng輕qing易yi改gai變bian氣qi體ti樣yang本ben的de濕shi度du，即ji使shi使shi用yong先xian進jin的de全quan新xin儀yi表biao，結jie果guo也ye會hui不bu準zhun確que。
實驗
為了展示該問題並研究其影響，我們構建了一個測試裝置（如圖 1 所示）。該裝置的基本思路是保持恒定的濕度，然後通過在 20 °C 至 27 °C 範圍內改變管道溫度來幹擾濕度。理論上，這會導致吸附/解(jie)吸(xi)效(xiao)應(ying)，從(cong)而(er)影(ying)響(xiang)排(pai)出(chu)加(jia)熱(re)室(shi)的(de)水(shui)氣(qi)總(zong)量(liang)。同(tong)樣(yang)，在(zai)從(cong)現(xian)場(chang)轉(zhuan)至(zhi)測(ce)量(liang)實(shi)驗(yan)室(shi)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)，采(cai)樣(yang)管(guan)可(ke)能(neng)會(hui)暴(bao)露(lu)在(zai)室(shi)外(wai)天(tian)氣(qi)下(xia)，進(jin)而(er)受(shou)到(dao)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)的(de)影(ying)響(xiang)。在(zai)較(jiao)小(xiao)的(de)範(fan)圍(wei)內(nei)，不(bu)同(tong)的(de)室(shi)內(nei)溫(wen)度(du)也(ye)可(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)類(lei)似(si)的(de)影(ying)響(xiang)。實(shi)驗(yan)過(guo)程(cheng)中(zhong)，氣(qi)壓(ya)保(bao)持(chi)在(zai) 1 bar(a) 至 2 bar(a) 範圍內，流速始終小於 1 l/min，與分析儀的流速一致。
Figure 1. Test set-up
該裝置由一台濕度發生器、兩台維薩拉 DMT152 露點儀表、一個帶有 6.7 m 電拋光鋼管的加熱室和一台 CRDS 分析儀組成。兩台 DMT152 露點儀表分別放置在加熱室之前和之後（圖 1）。從第二台 DMT152 到分析儀的管道盡可能短，以盡量降低 DMT152 和分析儀之間的環境影響。使用兩個溫度傳感器監測加熱室的溫度。
結果
在不同的壓力、流速和濕度下進行了多次測量。每次實驗中都以相同的方式控製加熱室。（見圖 2）
Figure 2. Temperature ramp and response of DMT152 instruments
在圖 2 中，隨著溫度（黑色）的幹擾增強，出口處的 DMT152 檢測到的噪聲濕度越來越多，而入口濕度在測量過程中保持恒定。測量結束後，溫度穩定至實驗室溫度，兩台 DMT152 儀表再次穩定並指示相同的霜點溫度。該圖清晰展示了采樣管溫度的穩定性對輸出濕度的影響，因而會影響濕度的測量結果。
圖 3 繪製了另一次測量的結果。該圖中，入口濕度不像圖 2 中那樣穩定，但 DMT152 儀表和 CRDS 分析儀都呈現出類似的趨勢。然而，在圖 3 中，與 CRDS 分析儀或出口處的 DMT152 相比，入口濕度的噪聲要小得多。事實上，出口處的濕度變化過大，以至於 DMT152 和 CRDS 分(fen)析(xi)儀(yi)都(dou)無(wu)法(fa)正(zheng)確(que)指(zhi)示(shi)入(ru)口(kou)濕(shi)度(du)，並(bing)且(qie)二(er)者(zhe)的(de)誤(wu)差(cha)實(shi)際(ji)都(dou)超(chao)出(chu)了(le)其(qi)規(gui)格(ge)。然(ran)而(er)，此(ci)處(chu)使(shi)用(yong)的(de)儀(yi)表(biao)功(gong)能(neng)完(wan)好(hao)，並(bing)且(qie)性(xing)能(neng)符(fu)合(he)其(qi)規(gui)格(ge)要(yao)求(qiu)，問(wen)題(ti)出(chu)在(zai)采(cai)樣(yang)管(guan)上(shang)。溫(wen)度(du)的(de)變(bian)化(hua)會(hui)引(yin)起(qi)吸(xi)附(fu)/解吸現象，從而導致采樣管出口的濕度發生變化。
Figure 3. DMT152 instrument vs. CRDS analyzer
該測量活動的結果表明：
吸附/解吸引起的最大霜點溫度變化超過 4 °C。
流量的影響：流量越大，噪聲越大。
溫度變化越大，管內的吸附/解吸效應越劇烈。
濕度越低，相對影響越大。
關鍵要點
在本文中，我們測試了環境對采樣的影響。如果測量環境或采樣不理想，可能會對測量結果產生重大影響。如圖 2 和圖 3 所示，由於其在線過程測量的結果更具代表性，位於入口處的 DMT152 jiagegengjiashihui，qiebiaoxianyouyujiagegenggaodefenxiyi。yinci，jianyizhijiezaixiangyaoguanzhudeweizhijinxingceliang，bingjinkenengjianshaocaiyangguandeshiyong。youyuceliangzhuangzhiheceliangyuanligengjiajiandan，zhezhongfangfayejuyougengweixianzhudechengbenxiaoyi。