1 湿度的定义
湿度测量和控制的物态主要有气态和固态，其测量范围也从10-6数量级一直到饱和蒸汽压，因而湿度计量单位也比较多。湿度这一概念随被测物质的物理状态不同而有不同含义。就气体而言，湿度是指大气中水蒸气的含量；就固体而言，湿度则指物质所含水分的质量分数。
湿-湿工艺中，对织物合适的施液是节能减排的重要措施。
织物的含水率是烘干过程中非常重要的工艺控制参数，过度干燥会浪费时间和能源，而不充分的干燥则会使织物产生不良后果。上述两种弊病均可通过测量和控制烘燥过程织物的落布回潮率加以克服。
1.1 气体的湿度
测量气体的湿度，常用绝对湿度、相对湿度和露点表示。
(1)绝对湿度：一定温度及压力条件下，单位体积混合气体中所含的水蒸气量，通常以f表示，单位为g/m3。
(2)相对湿度：绝对湿度与同温度下饱和水燕气量之百分比，通常用质量分数来表示，记作0%~ 100%RH（Relative Humidity）。
(3)露点：在一定的温度下，气体所能容纳的水蒸气含量是一定的，超过这个限量，多余的水就要从气态变成液态，即所谓的结露。我们将某一温度下所允许的水蒸气的最大含量叫饱和水蒸气量。某一温度下含水一定的不饱和气体，降低温度后即可达到饱和而结露。含水量越少，使其饱和而结露所要求的温度越低。反之，含水量越多，结露的温度就越高。因此，露点可以表示气体中含水量的多少。露点常用温度单位表示。
1.2 固体的湿度
固体的湿度以含湿量与湿度区分。
(1)含湿量 指物质中水分的含量M1与干物质质量Mo之比的百分数，按式（1）计算：
μ=M1/M。=（W-W0）/W0×100% (1)
式中：μ——含湿量
W——湿物质（织物）的质量
W0——不含水分的物质（干织物）的质量
(2)湿度 指物质中所含水分质量M1,与物质总质量M之比的百分数，以F表示，按式(2)计算：
F=M1/M=（W-W0）/W×100% (2)
2 工艺含湿量测量的必要性
2.1 烧毛坯布含湿量的控制
烧毛进布处安置一烘筒烘燥单元，起着熨平及控制坯布回潮率的作用，对一些易起皱的织物，扩幅后进入烘筒烘燥，将布面熨平。高温火焰在接触冷湿坯布时，空气在热和水分蒸发的影响下，形成火焰与坯布界面的空气/蒸汽缓冲层，这将阻碍火焰到达坯布的底部。因此，经烘简烘燥，且控制坯布回潮率，将有利于刷毛和烧毛，提高烧毛工艺质量水平。例如苎麻织物毛羽数量多，进布均匀的含水率应控制在5%以下，在烘燥单元出布处，安装回潮率仪自动监控含水率，从而保证重现性优良的烧毛工艺。
2.2 轧蒸工艺的施液
某公司在前处理轧蒸工艺过程中，发现高支高密的织物进入网帘式蒸箱反应，出布有网帘不锈钢“搭扣”痕。这在堆置时间较短的薄形布中尤为明显。
该公司采用的设备是一台多浸多轧的浸轧单元，由于高支高密织物在多浸多轧的工况下，带液量较少（如高支高密织物在小样机上五浸五轧，带液量不超过60%），因而尽管蒸发时间比卡其类织物要短，但极其容易因水分蒸发而产生烫伤（如前述的不锈钢“搭扣”印），造成大批疵布。在通用设备上设置织物高湿度测量仪，可及时报警，停机检查，避免出疵损失。
2.3 灯芯绒割绒和刷毛的湿度
要使湿布丝光工艺碱浓度稳定和准确，首先进布织物的含湿量必须稳定、准确，织物含水量的波动将直接影响织物丝光碱浓度，因而安置在线高湿度测控仪器是必要的。
2.3.1 灯芯绒割绒前的烘干回潮率控制
灯芯绒坯布在割绒前经10只烘筒烘燥处理，织物受到一定的张力，幅宽有所收缩，绒弄由扁平形变成半弧形，坯布比较松软，且不易回潮。一般，灯芯绒坯布的幅宽收缩率控制在8%~13%范围较为适宜。对于粗条坯布，收缩率即使稍大，对割绒影响也不大。相反，由于较大的收缩，使坯布组织更加紧密，割绒时反而不易产生拉毛疵点，导针也不易偏移，可获得均匀的绒条。但是，对于细条的坯布，由于其纬纱圈的长度较短，若幅宽不适当地收缩过多，将影响导针前进，使割绒困难。如果坯布在处理时未能达到适当收缩并烘干，当其在割绒机上受到较大张力时，织物在短距离间还将继续收缩，这使布幅在割点前将形成扇形，从而导致跳针增加，同时也不易得到满意的绒面质量。
坯布处理后的干燥程度（落布回潮率），应掌握含湿率在6%~7%范围内。坯布含湿过高，布身发软，棉纱发韧，割绒导针通过不畅，使跳针显著增加，割绒困难。
在烘燥落布处安置，在线测控剩余含水率/回潮率使坯布的含湿率控制在工艺所要求的范围内。
2.3.2 灯芯绒刷毛时的给湿
根据棉纤维在一定温度条件下具有比较柔软、弹性降低、可塑性增加的特点，在灯芯绒进行刷毛时可赋予一定的温湿度，从而提高刷毛质量。实践证明，在刷毛时，织物首先通过给湿箱以提高布身的温度和湿度，然后进行刷毛并给予适当的烘干，使织物上所含的少量水分逐步散发，最后由于织物的自然冷却，使已经刷起的绒毛得到较好的定形而不易倒伏。前刷毛控制含湿率13%~15%，染后刷毛控制含湿率11%~13%。若含湿量过高，刷毛时容易产生绒毛结球、表面绒毛卷曲和刷毛后布身带潮等现象：而湿度不足，则刷毛效果提高不明显。
2.4 连续轧染中各工步织物的含水率
活性染料轧染大多采用直接性低的染料，在连续轧染中能减少头尾及运转中的色泽波动，但烘燥不当时则会产生左、中、右色差和边中色差等问题。
实践证明，在热风预烘中，织物带液率比临界含水率高5%，若采用急烘快速脱水，再伴随因烘房内温差等情况，将加剧因湿热扩散而导致的染料泳移，形成左中右色差。
为防止色差，对红外预烘、热风预烘、固色烘干三阶段的织物含潮率的控制就显得非常重要。
(1)红外预烘约占总烘燥能力的20%，其烘燥效率直接影响后序的热风预烘。
均匀轧车后织物轧余率一般为65%，按落布回潮率6%计，控制红外预烘后织物带液率55%左右为好。
(2)热风预烘的目的是提供纤维的溶胀和染料的渗透时间，确保染料正常扩散上染；同时确保在高湿固色烘燥时，织物低于纤维的临界含水率。
新颖卧导辊热风小循环预烘机，左中右温差小（边中差2℃），占总烘燥能力的45%~46%，可使全棉织物含水率降至临界含水率（26%）。
热风烘燥控制前预烘房70℃，后预烘房90℃，织物处在温和烘燥工况，出布处一定要设置布面湿度测控仪器，控制出布含水率≤26%。
(3)固色烘燥（或焙烘）占总烘燥能力的34% ~35%，低于临界含水率的织物在此阶段充分烘燥固色，烘后控制落布回潮率（全棉一般7%）。
2.5 印花蒸化阶段的进布湿度
蒸化机箱内温度过高、湿度不足，织物过热，会产生织物脆化或颜色发暗等弊端。
试验表明，纤维素织物蒸化时，初始含水量4%，织物通过量/蒸汽流量比1:1时，织物过热8.3℃，平衡含水量11.4%；将织物通过量/蒸汽流量比提高到1:4，初始含水量仍为4%，织物过热降至4~6℃，平衡含水量增加到13.3%；对织物施加8%的水分（或控制印花烘燥落水回潮率为12%），织物通过量/蒸汽流量比仍为1：1，织物过热降至2.2℃，平衡含水量提高到20.5%。
试验证明，增加蒸化时蒸汽流量，于工艺无益，这就是蒸化有效热仅20%的最主要原因。
某公司一台433蒸化机，甲班耗汽1100kg/h，乙班通过控制织物进布含水量（适当提高印花后烘燥落布的回潮率），以及排气和供气量，耗蒸汽为700kg/h，仅为甲班的63%。
给湿蒸化可节省蒸汽，从而实现少尿素、无尿素印花。
2.6 预缩工艺织物进布含湿率控制
预缩工艺织物进布含湿率是一个重要的工艺条件，水分在织物中犹如润滑剂，使纤维纱线间产生滑动，使得每一根纱线都润湿，因而都能随时收缩。
一般织物在预缩前，含湿量控制在10%~15%，厚重织物控制在15%~20%。含湿量过低会影响预缩的工艺效果；含湿量过高，在加工时会产生极光、起皱，影响工艺车速。采用美湿卡在线湿度测控，使织物的含湿量适当、稳定，给湿透匀，预缩率就较高，工艺的重现性好。
预缩落布控制织物的含湿量4%，有利于落布后织物尺寸的稳定。
2.7 湿法交联工艺落布残余含湿率测控
配备在线烘房织物落布残余含湿率测控，是湿法交联工艺的技术关键之一。
棉织物的树脂整理，可使其使用价值、质量、易护理性能均获得提高。就“洗可穿”和“易护理”整理而言，湿法交联工艺受到工程师的青睐。这种工艺对织物的落布回潮率有严格要求，应控制在8%~12%之间。实践证明，为防止织物受损，织物上残余含湿量不得低于6%；而若残余含湿量过度，又会使织物的易护理性受损。
3 染整工艺的湿度测控
染整生产过程的工艺在线湿度控制，涉及到织物轧余率、烘燥过程布面含水量和落布回潮率的控制；涉及到烘房、蒸化箱工艺反应箱内的气氛相对湿度（排气湿度）的控制。工艺湿度的在线测控有利于改善产品品质，节能减排，降低生产成本，实现清洁生产。
3.1 织物落布回潮率的测控
3.1.1
织物的含水率是烘干过程中极重要的标准，过度干燥会浪费时间和能源，而不充分的干燥则会使织物产生不良后果。上述两种弊病均可用经济的、最佳的烘燥作业来避免,即在烘燥过程中测量并控制其含湿量。测湿的原理：
采用测量织物的导电性来测定其含水率是最佳方法，其原因是可以即时地进行测量。导电性与织物的含水率（以剩余含水率来说）的关系最为密切，百分之几的含水率的差异可以反映出10倍的导电性能的变化。纤维素纤维的含水率和导电性能之间存在着指数函数的关系。
织物的重量、水的性质、织物的厚度、整理液的成分，所有这些因素都不会影响其导电性和测得的含水率。
各种导电性相同的织物，其含水率却不尽相同，因此对每一种织物都需有一修整的导电——含水率曲线，但尽管如此，并不影响利用导电性能测试原理来控制含水量，因为，虽然各种织物的相对湿度不同，但当其烘干到大气的相对湿度时（如65%），它们的电阻值是相同的（图1）。
几种纺织材料的平衡回潮率见表1。
表1说明，烘燥后对不同纺织材料的制品应根据其平衡回潮率来控制其含水。
3.1.2 MSC-U2型含潮率在线检测仪原理
MSC-U2型含潮仪采用电阻法测量含潮率。它根据织物在干燥状态下是绝缘体，随含水量的不同，其导电性能亦随之发生很大变化的原理，通过大量的实验数据，在一定的范围内，建立了含潮率与织物电阻之间的关系如式(3)：
W=A+BlgRx (3)
式中：W——织物含潮率/%
A、B——织物系数（通过实验数据得出）
Rx——织物等效电阻/Ω
该仪器就是通过检测传感器信号随着织物电阻的变化，其电流也发生变化的原理，通过将这电流经信号调理器变换以及线性处理放大后，传送到嵌入式系统ARM9中工程数据处理变换，输出报警、变送和控制等信号，并通过人机界面输出显示、设定含潮率值。此外，织物纤维组分不同，测得的电阻参数也不一，因此，通过大量的试验数据构建嵌入式计算机数据库，可实现准确检测的目的。其原理框图见图2。
电阻式含潮率测定传感器结构见图3。
该仪表所用测量头为三个并联的标准电极，在织物上沿布幅按左中右排列，织物下方为金属导布辊，织物从电极与导布辊之间通过，测量电极与导布辊之间的电阻。
三个电极用弹簧片固定在连杆上，极有弹性，碰到织物的接缝头时能自行抬高。连杆与电极间的电气连接很好，连杆对地＞1015Ω，属高度绝缘。仪表通过专用电缆用插头连接连杆，导布辊良好接地。
MSC-U湿度在线检测系统，控制织物落布回潮率，按不同纤维织物在不同季节，设置落布回潮率值，防上织物“过烘”浪费能量，影响工艺品质。系统输出DC4-20mA或0-10V号，能有效控制联合机的工艺车速或烘燥热量，以符合工艺落布条件。
3.2 织物高湿度检测系统
微波传感器是继超声波、激光、红外和核辐射等传感器之后的一种非接触式传感器。
目前织物高含湿量在线非接触测量一般应用微波传感器。
微波是波长为1mm~1m的电磁波，可以细分为三个波段：分米波、厘米波、毫米波。微波既具有电磁波的性质，又不同于普通无线电波和光波的性质，是一种相对波长较长的电磁波。
微波传感器作为一种新型的非接触传感器具有如下特点：
(1)有极宽的频谱（波长=1.0mm~1.0m）可供选用，可根据被测对象的特点选择不同的测量频率。
(2)在烟雾、粉尘、水汽、化学气氛以及高、低温环境中对检测信号的传播影响极小，因此可以在恶劣环境下工作。
(3)时间常数小，反应速度快，可以进行动态检测与实时处理，便于自动控制。
(4)测量信号本身就是电信号，无须进行非电量的转换，从而简化了传感器与微处理器间的接口，便于实现遥测和遥控。
(5)微波无显著辐射公害。
微波传感器存在的主要问题是零点漂移和标定尚未得到很好的解决。其次，使用时外界环境因素影响较多，如温度、气压、取样位置等。
3.2.1 检测系统的组成
微波湿度检测系统由微波传感器、数据处理、显示和通讯接口等几部分组成，其中微波传感器则主要由微波发射机、天线、微波接收机三部分组成，其整体框架结构如图4所示。
