蘇州市計量測試研究所

0 引言

在常用的Excel軟件中，自帶有VBA編碼功能。利用這個功能，可以實現(xiàn)很多計量方面的自動運算。本文針對原有溫濕度換算軟件缺乏大氣壓強和干濕表系數(shù)的修正功能，開發(fā)出了一款新型的準確度更高的換算軟件，其界面如圖1所示。

圖1 新型溫濕度換算軟件的界面

1 溫濕度換算軟件的工作原理和設計

根據(jù)文獻[1]，使用球狀或柱狀水銀溫度計測量干濕球溫度時的計算公式為

式中：U—— 相對濕度，%；

e—— 實際水汽壓，kPa；

etw—— 濕球溫度tw所對應的純水平液面飽和水汽壓，kPa；

ew—— 干球溫度t所對應的純水平液面飽和水汽壓，kPa；

A—— 干濕表系數(shù)，℃-1；

p—— 大氣壓強，kPa；

t—— 干球溫度，℃；

tw—— 濕球溫度，℃

干球溫度t下純水平液面飽和水汽壓ew的計算公式如式（2）：

式中：T1= 273.16 K（水三相點溫度）；

T=（273.15 +t）K

類似地，把式（2）中的ew換成etw，令T= （273.15+tw）K，就可求得濕球溫度tw下純水平液面飽和水汽壓etw。

根據(jù)文獻[2]，可知干濕表系數(shù)A可采用經驗公式來計算。該公式見式（3）：

式中：V—— 風速，m/s

根據(jù)文獻[3]，式（3）在干球溫度t≥40 ℃時計算出的干濕表系數(shù)A誤差較大，需用式（4）進行計算。

根據(jù)文獻[4]，式（5）為露點溫度的計算公式：

式中：Td——露點溫度，℃DP；

E0—— 0 ℃時的飽和水汽壓，取值為0.610 78，kPa；

a—— 系數(shù)，取值為7.69；

b—— 系數(shù)，取值為243.92

綜合以上，在t＜ 40 ℃時，知道了風速V，就可通過式（3）求得干濕表系數(shù)A；在t≥40 ℃時，知道了干球溫度t和風速V，就可通過式（4）求得干濕表系數(shù)A；如果知道了干球溫度t和濕球溫度tw，就可通過式（2）求得這兩個溫度下純水平液面飽和水汽壓ew和etw。最后根據(jù)已測得的大氣壓p，通過式（1）求得相對濕度U。求得相對濕度后可通過式（1）求得實際水汽壓e，然后通過式（5）求得露點溫度。

2 軟件實現(xiàn)

軟件分為三個模塊，分別是參數(shù)定義模塊、輸入報警提示模塊和運算模塊。

圖2的代碼即是參數(shù)定義模塊，其中t1是干球溫度；t2是濕球溫度；ew_t1是t1溫度下純水平液面飽和水汽壓；ew_t2是t2溫度下純水平液面飽和水汽壓；A_value是干濕表系數(shù)；wind_sp是風速；at_pa是大氣壓強。TextBox1對應的是圖1中干球溫度輸入框；TextBox2對應的是圖1中濕球溫度輸入框；TextBox5對應的是圖1中通風速度輸入框；TextBox6對應的是圖1中大氣壓強輸入框。

圖2 參數(shù)定義模塊

圖3的代碼即為輸入報警提示模塊，如果在圖1的界面中干球溫度未輸入、濕球溫度未輸入、干濕球溫度輸入的不是0～100的數(shù)字、通風速度或大氣壓強未輸入大于零的數(shù)字時，都會跳出相應的報警提示框。

圖3 輸入報警提示模塊

圖4的代碼為運算模塊，依照的公式為上文中所述的式（1）～式（5）。代碼中的TextBox3對應的是圖1中相對濕度輸出框；TextBox4對應的是圖1中露點溫度輸出框。并且TextBox3中的相對濕度運算分干球溫度小于40 ℃和大于等于40 ℃兩種情況，TextBox3和TextBox4的值修約到一位小數(shù)。如果相對濕度值在0～100%以外，會出現(xiàn)報警提示框。

圖4 運算模塊

3 軟件驗證

對照文獻[1]中的查算表來驗證新型溫濕度換算軟件的功能實現(xiàn)，并且使用一款傳統(tǒng)溫濕度換算軟件作為參照。

先舉一個干球溫度小于40 ℃的例子，在參考文獻[1]的第137頁的表3c（續(xù)）里，規(guī)定大氣壓p=100 kPa；風速為2.5 m/s。干球溫度在25 ℃，濕球溫度在20 ℃時，其查表可得相對濕度為63.3%。用新型溫濕度換算軟件進行計算的結果如圖5所示，其相對濕度是63.1%，與標準查算表相差0.2%。

圖5 新型溫濕度換算軟件的計算結果

使用傳統(tǒng)溫濕度換算軟件進行計算的結果如圖6所示，其相對濕度是62.9%，與標準查算表相差0.4%。

圖6 傳統(tǒng)溫濕度換算軟件的計算結果

可見由于有了風速和大氣壓強的修正，新型溫濕度換算軟件在干球溫度小于40 ℃時的精度更高。

再舉一個干球溫度大于40 ℃的例子，在文獻[1]的第141頁的表3c（續(xù)）里，規(guī)定大氣壓p= 100 kPa；風速為2.5 m/s。干球溫度在50 ℃、濕球溫度在42 ℃時，其查表可得相對濕度為62.2%。用新型溫濕度換算軟件進行計算的結果如圖7所示，其相對濕度是62.1%，與標準查算表相差0.1%。

圖7 新型溫濕度換算軟件的計算結果

使用傳統(tǒng)溫濕度換算軟件進行計算的結果如圖8所示，其相對濕度是61.9%，與標準查算表相差0.3%。

可見由于有了式（4）的修正和風速、大氣壓強的修正，新型溫濕度換算軟件在干球溫度大于40 ℃時的準確度更高。

由此，新型溫濕度換算軟件的準確性得到了驗證。

4 結語

新型溫濕度換算軟件相比傳統(tǒng)換算軟件，加入了風速和大氣壓強的修正，并在干球溫度大于40 ℃時采用精度更高的擬合公式，使其準確度更高，并加入了露點溫度的計算結果，使其在應用上進一步得到擴展。在軟件設計上考慮到輸入可能出現(xiàn)的各種錯誤情況給出了警告提示框，軟件的健壯性良好。

[1]全國電工電子產品環(huán)境條件與環(huán)境試驗標準化技術委員會（SAC/TC8）.GB/T 6999-2010 環(huán)境試驗用相對濕度查算表[S].北京：中國標準出版社，2010.

[2]呂國義，陳勇.濕度換算軟件包在干濕球溫濕度計算中的應用[J].鄭州輕工業(yè)學院學報（自然科學版），2004，19 （4）：44-45.

[3]楊澤林，李相白，李建春，等.智能干濕球相對濕度傳感器的設計[J].自動化儀表，2010 ，31 （2）：16-19.

[4]中國氣象局政策法規(guī)司.QX/T 50-2007 地面氣象觀測規(guī)范 第6部分：空氣溫度和濕度觀測[S].北京：中國標準出版社，2007.