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)。

　　tongchang
，fenxiyibingbuzhijiezailiuchengzhongjinxingceliang，ershiyaoxianxingcaijiqitiyangben
，jiangqidaorufenxiyi，ranhoujiangyangbenyiqi。zaisuoyouceliangzhong，qitiyangbentongchangdoucunzaiyixiawenti：

　　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/jiexixiaoying，congeryingxiangpaichujiareshideshuiqizongliang。tongyang
，zaicongxianchangzhuanzhiceliangshiyanshideguochengzhong
，caiyangguankenenghuibaoluzaishiwaitianqixia，jinershoudaowendubianhuadeyingxiang。zaijiaoxiaodefanweinei，butongdeshineiwenduyekenengchanshengleisideyingxiang。shiyanguochengzhong
，qiyabaochizai 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 價jia格ge更geng加jia實shi惠hui
，且qie表biao現xian優you於yu價jia格ge更geng高gao的de分fen析xi儀yi。因yin此ci
，建jian議yi直zhi接jie在zai想xiang要yao關guan注zhu的de位wei置zhi進jin行xing測ce量liang
，並bing盡jin可ke能neng減jian少shao采cai樣yang管guan的de使shi用yong。由you於yu測ce量liang裝zhuang置zhi和he測ce量liang原yuan理li更geng加jia簡jian單dan
，這zhe種zhong方fang法fa也ye具ju有you更geng為wei顯xian著zhu的de成cheng本ben效xiao益yi。