箱系統(tǒng)測水儀/測水儀 型號：HAD/USI-3 使用說明書！

箱系統(tǒng)測水儀/測水儀  型號：HAD/USI-3

基于電解法的《USI-3 冰箱系統(tǒng)測水儀》是一種新型的封閉系統(tǒng)含水量檢測儀器，

適用于電冰箱蒸發(fā)器、冷凝器及其封閉系統(tǒng)內(nèi)總水量的測定。與目前沿用的抽真

空——冷凝——稱重的測量方法比較，該儀器不但準確可靠，而且測量迅速，操作簡便，

并用數(shù)字直接顯示測量結果，設備購置費用也低廉得多。

一 測量原理

被測系統(tǒng)（例如蒸發(fā)器）中的水分被干燥載氣載帶而流經(jīng)一個結構的電解池，

全部水分被池內(nèi)作為吸濕劑的五氧化二磷膜層吸收，并被電解為氫氣和氧氣隨載氣一道

排出。在電解過程中五氧化二磷本身得以再生，從而使電解池始終保持*的吸濕能力。

反應過程可表示為：

P2O5 +H2O ==2HPO3 „„„„„„„„„„„⑴

2HPO3 電解 H2↑+1/2O2↑+P2O5 „„„„„⑵

合并⑴、⑵得：

H2O 電解 H2↑+1/2O2↑ „„„„„„„„„⑶

式⑶表明，作為在電解池內(nèi)進行的全過程的等效反應，僅只是水分被電解。根據(jù)法

拉第電解定律，電解 1μ g 水所消耗的電量為 0.01071C，從而可通過積分所消耗的電量

來測量樣品中的總水量。該儀器以毫克為單位，直接顯示出被測系統(tǒng)中總水量的毫克數(shù)。

由于電解池選擇性地、地吸收和電解載氣所載帶的水分，保證了該儀器具有很

高的測量準確度。

二 主要性能

1.

2.

3.

4.

5.

測量范圍：0.000～99.999mg。

誤差：不大于樣品總水量的±3%(樣品總水量大于 1mg 時)，或不大于±0.030mg（樣

品總水量小于 1mg 時）。

輸出信號：0～10mV ；或(選配)RS232 接口以及通訊和數(shù)據(jù)處理軟件。

工作條件：

⑴電源：交流 220±22V, 50±0.5Hz；直流 10～45V（僅供干燥系統(tǒng)時選用）。

⑵載氣(鋼瓶氮氣)：含水量＜10ppmv；流量 70±20 mL/min。

體積：360mm×340mm×160mm。

6.

重

量： 5kg。

三 儀器結構

儀器主要由氣路系統(tǒng)和電路兩部分組成。圖 1 為工作框圖，其中雙線為氣路系統(tǒng)，

單線為電路連線。現(xiàn)就儀器的主要功能件作一介紹。

1.氣路系統(tǒng)：

⑴干燥器：用來吸收載氣中水分，使水分含量底于 2ppmv；

⑵電磁閥：是一結構的三通電磁閥，用來控制流經(jīng)電解池的水分，避免電解池

因飽和而吸收效率降低，保證測量準確度。當電解電流達到設定的限額值時，電磁閥啟

動，切斷常通道 PA′，打開旁通道 PB′，于是載氣不再流經(jīng)樣品載帶水分，而從旁通

道 PB′以干氣狀態(tài)直接進入電解池。因水分不再進入電解池，原進入的水分不斷被電

解，電解電流下降；當電解電流低于限額值時，電磁閥釋放，切斷旁通道 PB′，打開

常通道 PA′，水分繼續(xù)被載入電解池。如此反復，電磁閥頻繁工作。

⑶電解池：電解池是儀器的心臟部分，實為水分測量傳感器。詳細情況見“儀器維

護”部分。

⑷流量計：監(jiān)測載氣流量的大小。從下至上的三道環(huán)標，相應的流量分別為 50、70、

90mL/min。

2.前后面板上的開關、旋鈕及插座：

⑴電源開關 K1：是一鈕子開關。當置于“開“時，儀器由市電（220V）提供工作電

壓，所有電路都工作。

⑵選擇開關 K2：是一四擋互鎖按鍵開關，其各擋功能如下

A.“旁通”擋：為清除旁通道中的吸附水、滲透水和積存水而設置。當儀器啟動后，

將此開關置于“旁通”，則電磁閥啟動，切斷常通道 PA′打開旁通道 PB′，干燥載氣

從旁通道流入電解池，把旁通道中的水分載帶走，保證測量準確度。

B.“調(diào)零”擋：儀器啟動時，由于整個氣流系統(tǒng)有吸附水，滲透水和積存水的緣故，

形成一個相當大的電解電流；隨載氣吹掃和連續(xù)電解的進行，此電流逐漸下降，zui終趨

于一個穩(wěn)定的數(shù)字，稱為系統(tǒng)本底值。本底值越低、越穩(wěn)定，表示系統(tǒng)越干燥，性能越

佳。按下“調(diào)零”擋，這時儀器將本底值擴大約 1 千倍后，以“每秒累計值”的形式顯

示在面板上。當“調(diào)零”旋鈕左旋到頭，“每秒累計值”小于 0.050mg 時，表示系統(tǒng)已

相當干燥，可進行測量操作。

C.“校準”擋：為用戶作自校儀器設置。當按下“校準” 擋時，儀器內(nèi)部提供一穩(wěn)

定的 2V 電壓給轉(zhuǎn)換電路，以檢查和校準轉(zhuǎn)換電路。

D.“測量”擋：進行測量時按下該擋，儀器作累計顯示。

⑶“調(diào)零”旋鈕：低而穩(wěn)定的本底值屬于系統(tǒng)的固有水分，在測量時此值將被積分

疊加在被測值上；為了扣除其影響，儀器設置了調(diào)零補償電路：當右旋“調(diào)零”旋鈕時，

“每秒累計值”將逐漸減少 直至為零。

⑷“復零”開關 K3：按一下此開關，將使顯示值清零。

⑸ 10mV“輸出”：在后面板上，供用戶接記錄儀。用戶根據(jù)記錄曲線可以直觀地了

解樣品釋放水分的全過程。

⑹“校準”電壓接線柱：在后面板上，供外接電壓表監(jiān)測校準電壓的準確性。

⑺“直流”電壓輸入插孔：在后面板上，當儀器不工作時供用戶輸入 10～45V 直流

電壓，使電解池保持干燥狀態(tài)（此時電源開關 K1 應置于“關”）。

四 使用方法

1.儀器的安裝

⑴將儀器水平放置在無強烈震動和無強電磁場干擾的工作臺上。檢定儀器測量誤差

時，工作臺應盡可能接近稱量天平。

⑵準備純氮（99.99%）并裝接好減壓閥。含水量不超過 200ppmv 的普氮在瓶壓不低

于 3MPa 時也可以使用。

⑶從附件箱中取出干燥器和連接管，先取下干燥器大頭的封頭，再取下小頭的封頭，

并取下儀器進氣口和排氣口的防塵帽，參看圖 2 連接好氣源系統(tǒng)。圖中的一對接頭選用

φ 6 規(guī)格。

注：連接管道的尼龍螺帽只須以手擰緊即可達到要求的氣密性，時也可用扳鉗

稍加緊固，但切記用力過度，以免損壞螺帽。

2.儀器的啟開和干燥

⑴接通氣源：先打開鋼瓶總閥，再緩緩打開減壓閥，維持流量 70±20mL/min。

⑵接通 220V 電源（即把電源開關置于“開”），同時按下“調(diào)零”擋，此時儀器顯

示值為 3mg 左右，隨氣流系統(tǒng)逐漸干燥，顯示值逐漸降低。當示值約為 2.2mg 時，可

聽到電磁閥有規(guī)律的切換聲。電磁閥停止切換后，示值繼續(xù)下降，直至此值達到 0.050mg

以下并基本穩(wěn)定（越低越好，通常需 2h）。

注意：所用電源應接地線，否則應將儀器機殼（即 輸出信號發(fā)負端）接地。

3.調(diào)零：按下“調(diào)零”擋，先將“調(diào)零”旋鈕左旋到頭，擋顯示值小于 0.050mg 后

（越低越好），右旋（順時針方向）調(diào)零”旋鈕以減小顯示值，直至此值為 0.001～0.005mg

（不能調(diào)到顯示 0.000mg），調(diào)好零后，在以下的連續(xù)測定過程中，此旋鈕的位置固定不

動。

4.測量

⑴按下“旁通”擋 20min。

⑵按下“測量”擋，將樣品裝接于圖 2 所示的兩接頭之間，先接通 A 端，再接

通 B 端（若樣品外徑大于φ 6.3，應將兩接頭更換為φ 8 規(guī)格，并根據(jù)樣品外徑的大小，

參看上表選用適當?shù)拿芊馊Γ⒓窗匆幌?ldquo;復零”開關，水分顯示窗開始作累計顯示，

經(jīng) 1min 左右可能聽到電磁閥頻繁切換的聲音，此時的累計速度zui快。當電磁閥停止切

換后，累計速度逐漸減慢，至累計速度為 5 個字/min 以下時，被測系統(tǒng)中的水分基本載

帶，即可讀數(shù)記錄。

⑶若須更換樣品：重復 4-⑵操作。

注意：如果樣品須在加溫條件下進行測量，應將與樣品連接的兩個螺母更換為不銹

鋼螺母，后者為備件。

5.停機

⑴當天分析結束后，如與下一次分析間隔不超過 48h，為使氣路系統(tǒng)保持干燥狀態(tài)，

縮短下一次分析前的儀器啟動時間，應在儀器后面板的“直流”插孔處接通 10～45V 直

流電源后，再將電源開關置于“關”，這時流量可降至 50mL/min 以下（若采用高純氮，

也可維持流量不變）。

⑵如近期不再進行測量，應同時切斷氣源（先關閉鋼瓶總閥，再關閉減壓閥）和電

源，并在儀器后面板上的四個氣嘴加防塵帽，或用兩段連接管（擴口、帶螺帽）分別將

進氣口與排氣口、A 與 B 間閉合連接，整機加防塵罩。干燥器兩端用一段氣路連接以密

封防潮。

6.輸出信號的記錄

儀器后部設有信號“輸出”接線柱，可接至 10mV 記錄儀。圖 3 所示為典型的輸出

記錄曲線；空白部分的面積代表空白值（由于此值極小，通常都不予考慮）；斜線部分

的面積代表樣品的總水量；曲線上任意一點的縱坐標值代表當時電解的水分瞬時值，其

中鋸齒部分為電磁閥切換時的水分變化情況。在標準條件下，設流量準確為 70mL/min，

則 1mV 輸出值所對應的水分瞬時值為 267 ppmv，此時, 每秒的 累計水分值為：

2.334×10-4mg。

注意：本儀器所測值為樣品中的含水總量，所以允許載氣流量在較大范圍內(nèi)變動（70

±20 mL/min）。有時當進入電解池的濕氣達到某一范圍時，會由于劇烈的電解反應造成

流量作上下較大波動，這對zui終測量結果并無影響。但如須根據(jù)輸出信號確定被電解水

分的瞬時值時，則應使流量保持穩(wěn)定。

五 儀器的維護

儀器的準確度在出廠前已經(jīng)調(diào)校好，用戶不必再在使用時作檢定。由于使用時

間較久或其它原因而對儀器的可靠性懷疑時，則按如下程序分別檢查測量電路和儀器準

確度。

1. 電路校驗

儀器后面板的“校準”端子接標準數(shù)字電壓表（精度不低于 0.03%），按下“校準”

擋，按四-1-2 啟開儀器并啟開標準表，經(jīng) 0.5h 以后，當標準表顯示值 N0=2000.0±2.0mV

時，儀器顯示值應為 kV0 ±0.006mg（k=1.024×10-3mg/mV），例如當 N0=2000.0mV 時，

儀器顯示值應為 2.048±0.006mg 。如果校準正常，再取去電解池，按下“調(diào)零”擋，

儀器顯示值應為 0.000～0.001mg。若校準不正常，則應按下述程序進行調(diào)校：

⑴取下儀器后面板四角的固定螺釘，順次抽下兩塊側(cè)板和上蓋板；標準表的連接同

上。

⑵調(diào)校儀器電路準確度：按下“校準”擋，調(diào)節(jié) A 板上的電位器 RP1，至標準表示

值為 2000.0±0.5mV，再調(diào)節(jié) A 板上的電位器 RP3 至儀器顯示值為 2.048±0.002mg。調(diào)

校完畢后安裝好蓋板，取去標準表。

2.檢定測量準確度

本儀器zui大的優(yōu)點之一便是用戶自己可以用標準樣品隨時很方便地檢定其標準度。

純水是zui常用的標準樣品之一。

⑴按四-1-2 安裝、啟動、干燥儀器。在檢定管內(nèi)的中間部位再裝入一根玻璃毛細管

（附件）。

⑵在“調(diào)零”擋當顯示值小于 0.050mg 并基本穩(wěn)定后，按下“旁通”擋 20min。

⑶按下“調(diào)零”擋，用電吹風對準毛細管部位加熱 5min。電吹風應盡量接近檢定管。

停止加熱后再等待 5min。

⑷參看圖 2，將檢定管從靠近后面板接頭 B 的一端卸下，把管中的毛細管倒入玻盤

中的小舟內(nèi)，立即裝好檢定管（以后裝取毛細管的操作同此）。

⑸將小舟（連同毛細管）轉(zhuǎn)移至天平盤上稱量空重（此稱量不作計算用）。

⑹按四-3 的操作調(diào)零。

⑺用鑷子迅速將毛細管置于檢定管的中間部位，立即裝接好，然后按下“測量”擋，

同時按一下“復零”開關并開始計時。

⑻用電吹風緊靠檢定管的中間部位加熱 5min，停止加熱后繼續(xù)計時至總時間為

20min，記錄水分顯示值——空白值 Ab。

⑼按五-2-⑷～⑸的操作取出毛細管并準確稱量小舟（連同毛細管）的空重 Wb（估

讀至 2.5μ g，以下同）。

⑽用鑷子夾出舟中的毛細管，使毛細管一端插入盛有蒸餾水的燒杯中，時將鑷

子在杯口輕輕敲擊幾下，以便讓水充滿毛細管。之后把毛細管夾在雙層對折的吸水紙之

間，用手輕輕滾動毛細管以吸凈粘附在管外的水分（盡量不要吸出管內(nèi)的水）。zui后再

用鑷子把毛細管輕輕放入空舟并準確稱量 Wt。

⑾按五-2-⑹～⑻的操作再調(diào)零、裝毛細管、加熱、計時。在加熱時注意觀察毛細管

內(nèi)的水分是否已除盡，時須適當移動加熱部位。當計時終止（20min）時記錄水分

顯示值 At。

⑿計算：有關數(shù)據(jù)的記錄和處理可按下表進行。

空重

總重

水 重

測 量 顯 示 空白值 水量 誤差

相對誤差

計算結果： 當 A0＞1mg 時，相對誤差應不大于±3%；

當 A0≤1mg，誤差應大于±0.030mg。

注意：

A.如果毛細管進水困難，應先用洗液浸泡毛細管 20min，再順次用自來水，蒸餾水

淋洗多次，烘干。

B.為保證檢定結果的可靠性，稱量天平的zui小分度值與水量之比至少應小于 1%。

例如水量為 1mg 時，用以稱量的天平至少是分度值為 10μ g（即十萬分之一）的分

析天平。

C.每次稱取水樣時均須先準確稱量空舟（連同毛細管）。

D.稱量空舟時，從把空舟放置到天平盤上起須等候 5min，待其表面吸濕基本平衡后

方可稱量。

E.小舟和毛細管在轉(zhuǎn)移過程中，置入的有蓋玻盤內(nèi)，并以清潔鑷子取放小

舟和毛細管，不允許以手觸摸。

F.操作過程應迅速，以免吸水或失水影響結果。

3. 對電解池的清潔和涂敷

電解池是該儀器zui重要的部件，其性能的好壞直接影響儀器性能的優(yōu)劣。為使電解

池處于良好的工作狀態(tài)，應對電解池定期作再生處理。在正常情況下，電解池一次涂敷

后的累計使用時間以 1000h 為宜。如果由于被樣品的雜質(zhì)污染、破壞或操作失誤而造成

電解池性能明顯降低甚至短路時，應及時作再生處理。電解池短路后，在“調(diào)零”擋儀

器顯示值始終保持在 3mg 左右，長期不會下降。為進一步判定電解池是否短路，可從儀

器后部取下電解池，用 500 型指針式三用表（×100Ω 擋）的表筆接通電解池的電極彈

片，若三用表指針從低阻值明顯地向高阻值逐漸變化，或者當調(diào)換三用表表筆方向時，

三用表指針分別指向∞與 0，則稱為有充電現(xiàn)象，表明電解池沒有短路；若三用表指針

迅速穩(wěn)定于某一固定阻值（通常為十幾Ω ），則稱無充電現(xiàn)象，表明電解池已短路，須

清洗涂敷或更換。有充電現(xiàn)象但污染嚴重的電解池也應清洗。

⑴清洗：從儀器后部旋下池筒蓋取出電解池，用鑷子小心取下進出口槽孔中的密封

環(huán)和過濾片，存放在無塵處備用（如果有污物，應洗凈并在 50℃下烘干后存放，污染嚴

重的過濾片應更換）。然后把兩根備用玻璃管（φ 6×30）緊緊插入兩槽孔，按圖 5 所示

的裝置連接清洗系統(tǒng)，在有濃鹽酸連續(xù)流經(jīng)電解池的情況下，于電解池兩極彈片之間通

過調(diào)壓器緩慢加交流電壓（注意調(diào)壓器零線及相線接線位置要正確，以防觸電！），至排

酸端產(chǎn)生細沫狀氣泡，通常為 2～5V 左右交流電壓。電壓過高及酸流中斷均易燒壞電解

池。酸洗 3min 后，調(diào)換酸液的進出方向再酸洗 3min。然后用蒸餾水以 60 滴/分左右的

速度淋洗 2h，再用清潔干燥的氮氣或空氣吹掃（流量約 100mL/min）。吹掃時應使電解

池排氣口向下傾斜。吹干后立即測量絕緣，應不低于 1MΩ 。

注意：A.如果電解池被油污之類所污染，應先根據(jù)污染物的性質(zhì)選擇適當?shù)娜軇┣?/p>

洗，然后再以濃鹽酸清洗。

B.采用圖 5 的裝置進行酸洗或水洗時，為使液流暢通，應適當增大落差，或在分液

漏斗的上口通過雙連囊適當加壓。

C.所有軟管使用聚氯乙烯管，切忌使用乳膠管。

D.酸洗過程中需調(diào)換電解池方向或需要取下電解池時，應先旋動三通活塞，使蒸餾

水流下沖洗通道，然后關閉三通活塞，以免手上沾染酸液。

⑵涂敷：把一根φ 6×30 的玻璃管插入電解池接頭的任一槽孔，于另一槽孔 填入

5×5 的小塊濾紙，用滴管將 20%的磷酸水溶液（用分析純磷酸與蒸餾水按 2∶8 體積比

配制）從玻璃端口注入 2 滴，以濾紙吸干玻璃管端頭粘附的酸液，并用洗耳球從此端輕

輕加壓，使酸液從另一端溢出，倒立池體將酸液排盡。應根據(jù)小塊濾紙的潮濕情況適時

更換。然后取出玻管和小塊濾紙，將準備好的濾紙條插入兩端小孔內(nèi)深約 5mm 處，加

防塵蓋倒立放置 5min。應根據(jù)濾紙條的潮濕情況隨時更換，至紙條不再受濕為止。用

裹有白綢布的竹簽蘸無水乙醇并擠干，擦試接頭的兩槽孔各 2 次。再用濾紙條伸入兩槽

孔中央的小孔約 2mm 深處各吸濕一次。zui后用指針式三用表（×100Ω 檔）進行檢查：

表筆接兩電極片，表針應明顯地從低阻值向高阻值變化（有充電現(xiàn)象），而且在 30s 以

內(nèi)阻值應大于 700Ω 。

清洗涂敷完畢后，用鑷子將過濾片放入兩槽孔底部，再在兩槽孔放入密封環(huán)，在把

池體緩緩推入池筒的過程中，兩槽孔的連線應保持水平方向。當兩槽孔分別與進氣嘴和

排氣嘴吻合時，上緊筒蓋。

4. 儀器的氣密性及試漏方法

儀器內(nèi)部的氣路系統(tǒng)以及儀器外部位于干燥器之后的供氣系統(tǒng)的氣密性直接影響

儀器性能，因此，安裝電解池或更動氣路系統(tǒng)的其它部位后，應檢查氣密性。根據(jù)該儀

器的特點，可采用圖 6 所示的水柱壓力計試漏。方法是將儀器的排氣口密封（可在防塵

帽中填入一個 1～2mm 厚的橡皮墊，用手擰緊），儀器的進氣口通過軟管與三通管連接，

啟開活塞并用打氣球緩緩加壓，使 U 型管兩臂的液面高差 h 達 160±10mm，立即關閉

活塞，0.5min 后觀察 h 的變化：在 1min 內(nèi)h不應大于 2mm。

注意：⑴所有連接管道均不宜使用高彈性管，如乳膠管。

⑵圖 6 中的套接處應臘封，并須先檢查壓力計本身的氣密性。

⑶這種試漏方法足夠靈敏，因此要求盡量排除環(huán)境溫度波動的干擾，如避免

陽光照射、燈光烘烤、人體接觸被試部分或朝向被試部分呼氣，以及附近的人員

突然增多或減少等。

5. 干燥劑的活化處理

本儀器采用 型分子篩（φ 3～φ 3 球形）為干燥劑，裝入不銹鋼圓筒內(nèi)作為外接

干燥器。干燥劑的使用期限主要決定于鋼瓶氮氣的含水量，當開啟儀器 5h 以上而示值

仍然高于 0.050mg 時，可能的原因之一就是干燥劑性能已差，需作活化處理。參看圖 7，

把分子篩從圓筒中取出，盛入一瓷皿中，在高溫爐內(nèi)于 500℃下恒溫 4h，其間用內(nèi)帶膠

墊的防塵帽密封好干燥器圓筒兩端的接嘴，當爐溫緩慢下降至 300℃時，趁熱迅速裝填，

緊固好法蘭盤后令其自然冷卻 2h 以上。

注意：⑴干燥器內(nèi)的玻璃棉不必烘烤，一定不能在高溫下烘烤。

⑵已經(jīng)使用過但未失效的干燥器，在停機斷氣后，可用聚四氟乙烯管作首尾

閉合連接以保干，或用內(nèi)有橡皮墊的封帽密封。

六 儀器的成套性

1.主機 1 臺。

2.電源電纜 1 根。

3.使用說明書 1 本。

4.合格證 1 份。

5.附件箱一個，內(nèi)裝：

⑴.干燥器（帶封頭）1 套。

⑵.電解池（帶蓋） 1 只 (選購件)。

⑶.聚四氟乙烯連接管（φ 4、帶螺帽）4 根（1m3 根 300mm1 根）。

⑷.玻璃管（φ 3×30）2 根。

⑸.樣品舟

1 只。

⑹.玻璃毛細管 1 瓶（5 只）。

⑺.過濾片

1 袋（10 只）。

⑻.樣品接頭

φ 6 接頭、壓圈、螺帽，φ 8 接頭、壓圈、螺帽各 2 套；

橡皮密封圈φ 6×φ 9.5、φ 3×φ 9.5、φ 3×φ 8.5、φ 4×φ 8.5、

φ 6.5×φ 12、φ 6.5×φ 10.5

⑼.有蓋皿 1 個。

⑽.吸水紙 1 包。

各 4 只

⑾.電解池密封環(huán)

4 只。

⑿.保險絲管（0.3A）2 只。

⒀.檢定管（φ 6×100）1 只。

⒁.雙芯插頭

⒂.擴口器

⒃.減壓閥

1 只。

1 套。

1 只。

⒄.不銹鋼螺母 2 只。

⒅.過濾器   1只