如何合理(lǐ)使用(yòng)濕度傳感器

   現代信息技術使傳感器技術産生了(le)革命性的(de)變化(huà)。嵌入式技術的(de)應用(yòng)大(dà)大(dà)改進了(le)信号的(de)處理(lǐ)技術，提高(gāo)了(le)測試精度。總線技術有效地解決了(le)多(duō)點數據采集、遠(yuǎn)距離通(tōng)信等在模拟技術時(shí)期困擾人(rén)們的(de)問題。網絡化(huà)更爲測控技術提供施展身手的(de)廣闊空間。
濕度測量在十年前還(hái)是局限于氣象，科研等少數領域裏討(tǎo)論的(de)技術，現代電子技術同樣使濕度傳感器成爲科技刊物(wù)上常見的(de)術語。越來(lái)越多(duō)的(de)專業人(rén)士關注并研制出各種新型濕度傳感器。嵌入式技術、總線技術同樣在濕度測量領域開出絢麗的(de)花朵。本文僅從多(duō)年實踐出發，討(tǎo)論合理(lǐ)使用(yòng)濕度傳感器的(de)若幹問題。提請同行在研究和(hé)使用(yòng)濕度傳感器時(shí)注意，以免影(yǐng)響分(fēn)析的(de)正确性甚至得(de)出不合理(lǐ)的(de)結論。 
1、濕度測量方法的(de)比較
濕度測量技術來(lái)由已久。随著(zhe)電子技術的(de)發展，近代測量技術也(yě)有了(le)飛(fēi)速的(de)發展。濕度測量從原理(lǐ)上劃分(fēn)二、三十種之多(duō)。對(duì)濕度的(de)表示方法有絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、露點、濕氣與幹氣的(de)比值（重量或體積）等等。但濕度測量始終是世界計量領域中著名的(de)難題之一。一個(gè)看似簡單的(de)量值，深究起來(lái)，涉及相當複雜(zá)的(de)物(wù)理(lǐ)—化(huà)學理(lǐ)論分(fēn)析和(hé)計算(suàn)，初涉者可(kě)能會忽略在濕度測量中必需注意的(de)許多(duō)因素，因而影(yǐng)響傳感器的(de)合理(lǐ)使用(yòng)。
常見的(de)濕度測量方法有：動态法（雙壓法、雙溫法、分(fēn)流法），靜态法（飽和(hé)鹽法、硫酸法），露點法，幹濕球法和(hé)形形色色的(de)電子式傳感器法。
這(zhè)裏雙壓法、雙溫法是基于熱(rè)力學P、V、T平衡原理(lǐ)，平衡時(shí)間較長(cháng)，分(fēn)流法是基于絕對(duì)濕氣和(hé)絕對(duì)幹空氣的(de)精确混合。由于采用(yòng)了(le)現代測控手段，這(zhè)些設備可(kě)以做(zuò)得(de)相當精密，卻因設備複雜(zá)，昂貴，運作費時(shí)費工，主要作爲标準計量之用(yòng)，其測量精度可(kě)達±2%RH -±1.5%RH。
靜态法中的(de)飽和(hé)鹽法，是濕度測量中最常見的(de)方法，簡單易行。但飽和(hé)鹽法對(duì)液、氣兩相的(de)平衡要求很嚴，對(duì)環境溫度的(de)穩定要求較高(gāo)。用(yòng)起來(lái)要求等很長(cháng)時(shí)間去平衡，低濕點要求更長(cháng)。特别在室内濕度和(hé)瓶内濕度差值較大(dà)時(shí)，每次開啓都需要平衡6~8小時(shí)。
露點法是測量濕空氣達到飽和(hé)時(shí)的(de)溫度，是熱(rè)力學的(de)直接結果，準确度高(gāo)，測量範圍寬。計量用(yòng)的(de)精密露點儀準确度可(kě)達±0.2℃甚至更高(gāo)。但用(yòng)現代光(guāng)—電原理(lǐ)的(de)冷(lěng)鏡式露點儀價格昂貴，常和(hé)标準濕度發生器配套使用(yòng)。
幹濕球法，這(zhè)是18世紀就發明(míng)的(de)測濕方法。曆史悠久，使用(yòng)最普遍。幹濕球法是一種間接方法，它用(yòng)幹濕球方程換算(suàn)出濕度值，而此方程是有條件的(de)：即在濕球附近的(de)風速必需達到2.5m/s以上。普通(tōng)用(yòng)的(de)幹濕球溫度計将此條件簡化(huà)了(le)，所以其準确度隻有5~7%RH,明(míng)顯低于電子濕度傳感器。顯然幹濕球也(yě)不屬于靜态法，不要簡單地認爲隻要提高(gāo)兩支溫度計的(de)測量精度就等于提高(gāo)了(le)濕度計的(de)測量精度。
本文想強調兩點：第一，由于濕度是溫度的(de)函數，溫度的(de)變化(huà)決定性地影(yǐng)響著(zhe)濕度的(de)測量結果。無論那種方法，精确地測量和(hé)控制溫度是第一位的(de)。須知即使是一個(gè)隔熱(rè)良好的(de)恒溫恒濕箱，其工作室内的(de)溫度也(yě)存在一定的(de)梯度。所以此空間内的(de)濕度也(yě)難以完全均勻一緻。
第二，由于原理(lǐ)和(hé)方法差異較大(dà)，各種測量方法之間難以直接校準和(hé)認定，大(dà)多(duō)隻能用(yòng)間接辦法比對(duì)。所以在兩種測濕方法之間相互校對(duì)全濕程（相對(duì)濕度0~100%RH）的(de)測量結果，或者要在所有溫度範圍内校準各點的(de)測量結果，是十分(fēn)困難的(de)事。例如通(tōng)風幹濕球濕度計要求有規定風速的(de)流動空氣，而飽和(hé)鹽法則要求嚴格密封，兩者無法比對(duì)。最好的(de)辦法還(hái)是按國家對(duì)濕度計量器具檢定系統（标準）規定的(de)傳遞方式和(hé)檢定規程去逐級認定。
2、濕度傳感器測濕原理(lǐ)的(de)差異
濕度傳感器可(kě)分(fēn)爲物(wù)性型和(hé)結構型。物(wù)性型濕度傳感器又分(fēn)爲水(shuǐ)分(fēn)子親和(hé)型和(hé)非親和(hé)型兩類。絕大(dà)多(duō)數實用(yòng)的(de)濕度傳感器屬于前者。水(shuǐ)分(fēn)子親和(hé)型的(de)感濕機理(lǐ)主要表現在感濕材料在吸濕後阻值和(hé)電容值發生規律性變化(huà)。具有此類物(wù)性的(de)材料很多(duō)：有金屬氧化(huà)物(wù)、高(gāo)分(fēn)子、電解質、碳—聚合物(wù)混合材料。而現有的(de)電子敏感材料的(de)均勻性、一緻性尚未達到理(lǐ)想水(shuǐ)平，元件制作工藝也(yě)參差不齊，所以感濕元件的(de)物(wù)性存在分(fēn)散性。感濕元件的(de)物(wù)性與濕度值之間又是一種間接關系，須經過轉換電路将阻值或容值的(de)變化(huà)轉換爲電壓或電流量值。所以不同的(de)原理(lǐ)、不同的(de)材料、不同的(de)結構做(zuò)出的(de)傳感器反映的(de)濕度值總是存在差異。到目前爲止，還(hái)沒有一種在測量範圍、測試精度、響應時(shí)間、使用(yòng)溫度、穩定性各方面都盡善盡美(měi)的(de)“全天候”濕度傳感器。
3、影(yǐng)響電子式濕度測量準确度的(de)因素
1）濕度傳感器的(de)誤差
* 敏感元件分(fēn)散性造成：即元件阻值、容值對(duì)濕度響應的(de)離散性；
* 信号轉換産生誤差：即阻值、容值轉換爲電壓、電流信号時(shí)産生；
* 溫漂、時(shí)漂造成：濕敏元件必需和(hé)被測氣體直接接觸，不能象其它電子器件那樣完全密封。故容易被空氣中的(de)酸性、堿性成分(fēn)及有機溶劑腐蝕、污染，所以濕敏元件難以做(zuò)到長(cháng)壽命，需要定期（例如一年）标定。壽命較長(cháng)，穩定性好的(de)傳感器标定後可(kě)繼續使用(yòng)，達十年以上。
2）二次儀表中，對(duì)信号的(de)處理(lǐ)引入的(de)誤差
* 對(duì)信号放大(dà)、補償、修正後産生的(de)失真；例如有的(de)濕敏元件溫度系數是個(gè)變量，常溫下(xià)補償後，高(gāo)溫時(shí)仍有誤差。
* 整機電路的(de)零點漂移、溫度漂移産生的(de)誤差。
3）傳感器、變送器在校準，标定時(shí)産生的(de)誤差
* 标定設備的(de)幹燥系統、飽和(hé)系統不理(lǐ)想；或者雙壓法、雙溫法設備的(de)壓力、溫度測量控制不準；在分(fēn)流法設備中因質量流量計不準；在露點法中，因采樣氣時(shí)導管漏氣或導管太長(cháng)而影(yǐng)響溫度都會産生較大(dà)的(de)誤差。
* 平衡時(shí)間不夠或難以達到平衡産生的(de)誤差。敏感元件周圍有發熱(rè)體（如功率較大(dà)的(de)元器件）也(yě)會影(yǐng)響測量結果。
* 傳感器在工作室停留位置不同産生的(de)誤差。
4、目前濕度傳感器溫度性能分(fēn)析比較
和(hé)多(duō)數傳感器一樣，濕度傳感器在實用(yòng)中必需解決溫漂問題。因此對(duì)濕度傳感器溫度特性的(de)研究是其實用(yòng)化(huà)中的(de)重要課題。衆所周知，濕度測量始終是計量領域的(de)一個(gè)難題，對(duì)濕度傳感器溫度特性的(de)研究也(yě)十分(fēn)困難。從各廠家濕度傳感器的(de)産品說明(míng)書(shū)中可(kě)以發現，國外産品多(duō)數給出了(le)溫度系數，國内産品則多(duō)數沒有給出。實際上給出指标的(de)不一定能準确反映其傳感器的(de)溫度特性：沒有給出指标的(de)溫度特性不見得(de)不好，很可(kě)能是缺乏數據難以給出具體指标。本文重點討(tǎo)論一下(xià)濕度傳感器的(de)溫度特性，望引起對(duì)這(zhè)一問題更深入的(de)研究。
通(tōng)常用(yòng)溫度系數α或溫度漂移系數作爲描述傳感器溫度特性的(de)參數。高(gāo)分(fēn)子濕度傳感器的(de)溫度系數的(de)指标大(dà)約在0.05一0.5％RH/℃。在寬溫區(qū)使用(yòng)時(shí)，這(zhè)種幅度的(de)溫度漂移已相當可(kě)觀了(le)。例如氣象探空儀對(duì)濕度傳感器的(de)工作溫度範圍要求爲-50～+50℃，溫區(qū)跨度達100℃。與常溫基值相比，△T達幾十度，再小的(de)溫度系數也(yě)難以忽略不計。下(xià)表列出了(le)國内、外典型濕度傳感器的(de)溫度特性。
生 産廠 家濕敏元件型号探測器型号使用(yòng)溫度(℃)溫度系數α(%RH℃)
ShinyeiC3-M3（電容式）-20～600.5
VaisalaH-sensor（電容式）
0062 -40～160-0.015(0%RH)
△U<1(75%RH,10～50/℃)
-0.15(75%RH,50～160/℃)
+0.31(75%RH,-40～10/℃) 
Philips9001（電容式）0～600.1
HoneywellRHS-102（電容式）-20～80 0.05
VaisalaH-sensor0062（電容式）HNP-35-40～1600.04
ChinoHN-Q1-4（電容式）HN-L08-40～801%RH/10℃
General
Eastern RH-6（電容式）RHT-2-40～600.11
JUCSANJCJRH（電阻式）JCJ100/JCJ200-40-1500.3

 國内、外典型濕度傳感器溫度特性表
值得(de)注意的(de)是Vaisala公司濕敏電容元件的(de)溫度特性是按感濕範圍和(hé)溫區(qū)分(fēn)别給出不同溫度系數的(de)。這(zhè)裏除感濕元件自身的(de)溫漂外，還(hái)應包括變換電路中其它元件的(de)溫漂，特别是對(duì)溫度敏感的(de)二、三級管和(hé)集成電路的(de)溫漂。因此多(duō)數探測器、變送器都采取了(le)溫度補償措施以減少溫漂，使傳感器在實際使用(yòng)中更精确可(kě)靠。
濕敏元件爲電阻式采用(yòng)無機鹽與有機物(wù)合成氯化(huà)锂膜感濕工藝制成，具有的(de)最佳優點在于長(cháng)期穩定性極強和(hé)使用(yòng)壽命較長(cháng)，并采用(yòng)多(duō)片組合式生産工藝從而解決了(le)單片濕敏元件在整個(gè)濕度範圍内不線性的(de)問題。其溫度系數爲0.3%RH/℃但其傳感器采用(yòng)自動溫度補償電路，傳感器探頭能在-40-120度環境下(xià)長(cháng)時(shí)間正常測量濕度。經過重複試驗其高(gāo)溫特性優于國外高(gāo)分(fēn)子電容傳感器。尤其長(cháng)時(shí)間高(gāo)溫環境下(xià)，其壽命要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大(dà)于高(gāo)分(fēn)子電容式濕敏元件。

 
 5、按“需要和(hé)可(kě)能”合理(lǐ)選擇傳感器
濕度傳感器品種繁多(duō)，各有優缺點。用(yòng)戶最好根據實際需要合理(lǐ)選擇傳感器，不要盲目追求 高(gāo)指标。用(yòng)現代電子技術提高(gāo)一個(gè)傳感器及其二次儀表的(de)分(fēn)辨率并不是很難的(de)事情，但提高(gāo)一台儀器儀表的(de)準确度則不是輕而易舉能辦到的(de)。對(duì)濕度傳感器而言，提高(gāo)一、兩個(gè)百分(fēn)點，實際上是提高(gāo)一個(gè)等級，可(kě)能意味著(zhe)成本和(hé)造價的(de)大(dà)幅度提高(gāo)甚至翻番。一般工控條件下(xià)使用(yòng)濕度傳感器，誤差确定在±3%RH-5%RH以内就足夠了(le)。如果使用(yòng)者對(duì)濕度測量的(de)精度要求較特殊，比如精度高(gāo)，使用(yòng)溫度變化(huà)較大(dà)，或者主要在低濕段或高(gāo)濕段使用(yòng)。最好找權威的(de)計量部門用(yòng)二級以上的(de)标定設備予于檢測。否則采用(yòng)精度低的(de)測試手段隻能得(de)出置信度很低的(de)結論。經過測試，全面、準确地了(le)解濕度傳感器的(de)技術性能是合理(lǐ)使用(yòng)這(zhè)種傳感器的(de)必要前提。

rite aid coupons 2016 blog.myexpensesonline.co.uk rite aid coupons 2016