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濕度傳感器
日期：2024-08-11 00:54
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摘要：
隨著(zhù)時(shí)代的發(fā)展,科研、農業(yè)、暖通、紡織、機房、航空航天、電力等工業(yè)部門(mén),越來(lái)越需要采用濕度傳感器,對產(chǎn)品質(zhì)量的要求越業(yè)越高,對環(huán)境溫、濕度的控制以及對工業(yè)材料水份值的監測與分析都已成為比較普遍的技術(shù)條件之一。濕度傳感器產(chǎn)品及濕度測量屬于90年代興起的行業(yè)。如何使用好濕度傳感器,如何判斷濕度傳感器的性能,這對一般用戶(hù)來(lái)講,仍是一件較為復雜的技術(shù)問(wèn)題。
下列此文供大家參考。
一、濕度傳感器的分類(lèi)及濕敏特點(diǎn)
濕度傳感器,分為電阻式和電容式兩種,產(chǎn)品的基本形式都為在基片涂覆感濕材料形成感濕膜?？諝庵械乃羝接诟袧癫牧虾?元件的阻抗、介質(zhì)常數發(fā)生很大的變化,從而制成濕敏元件。
國內外各廠(chǎng)家的濕度傳感器產(chǎn)品水平不一,質(zhì)量?jì)r(jià)格都相差較大,用戶(hù)如何選擇性能價(jià)格比*優(yōu)的理想產(chǎn)品確有一定難度,需要在這方面作深入的了解。濕度傳感器具有如下特點(diǎn)：
1、精度和長(cháng)期穩定性
濕度傳感器的精度應達到±2%~±5%RH,達不到這個(gè)水平很難作為計量器具使用,濕度傳感器要達到±2%~±3%RH的精度是比較困難的,通常產(chǎn)品資料中給出的特性是在常溫（20℃±10℃）和潔凈的氣體中測量的。在實(shí)際使用中,由于塵土、油污及有害氣體的影響,使用時(shí)間一長(cháng),會(huì )產(chǎn)生老化,精度下降,濕度傳感器的精度水平要結合其長(cháng)期穩定性去判斷,一般說(shuō)來(lái),長(cháng)期穩定性和使用壽命是影響濕度傳感器質(zhì)量的頭等問(wèn)題,年漂移量控制在1%RH水平的產(chǎn)品很少,一般都在±2%左右,甚至更高。
2、濕度傳感器的溫度系數
濕敏元件除對環(huán)境濕度敏感外,對溫度亦十分敏感,其溫度系數一般在0.2~0.8%RH/℃范圍內,而且有的濕敏元件在不同的相對濕度下,其溫度系數又有差別。溫漂非線(xiàn)性,這需要在電路上加溫度補償式。采用單片機軟件補償,或無(wú)溫度補償的濕度傳感器是保證不了全溫范圍的精度的,濕度傳感器溫漂曲線(xiàn)的線(xiàn)性化直接影響到補償的效果,非線(xiàn)性的溫漂往往補償不出較好的效果,只有采用硬件溫度跟隨性補償才會(huì )獲得真實(shí)的補償效果。濕度傳感器工作的溫度范圍也是重要參數。多數濕敏元件難以在40℃以上正常工作。
3、濕度傳感器的供電
金屬氧化物陶瓷,高分子聚合物和氯化鋰等濕敏材料施加直流電壓時(shí),會(huì )導致性能變化,甚至失效,所以這類(lèi)濕度傳感器不能用直流電壓或有直流成份的交流電壓。必須是交流電供電。
4、互換性
目前,濕度傳感器普遍存在著(zhù)互換性差的現象,同一型號的傳感器不能互換,嚴重影響了使用效果,給維修、調試增加了困難,有些廠(chǎng)家在這方面作出了種種努力,（但互換性仍很差）取得了較好效果。
5、濕度校正
校正濕度要比校正溫度困難得多。溫度標定往往用一根標準溫度計作標準即可,而濕度的標定標準較難實(shí)現,干濕球溫度計和一些常見(jiàn)的指針式濕度計是不能用來(lái)作標定的,精度無(wú)法保證,因其要求環(huán)境條件非常嚴格,一般情況,（*好在濕度環(huán)境適合的條件下）在缺乏完善的檢定設備時(shí),通常用簡(jiǎn)單的飽和鹽溶液檢定法,并測量其溫度。
二、對濕度傳感器性能作初步判斷的幾種方法
在濕度傳感器實(shí)際標定困難的情況下,可以通過(guò)一些簡(jiǎn)便的方法進(jìn)行濕度傳感器性能判斷與檢查。
1、一致性判定,同一類(lèi)型,同一廠(chǎng)家的濕度傳感器產(chǎn)品*好一次購買(mǎi)兩支以上,越多越說(shuō)明問(wèn)題,放在一起通電比較檢測輸出值,在相對穩定的條件下,觀(guān)察測試的一致性。若進(jìn)一步檢測,可在24h內間隔一段時(shí)間記錄,**內一般都有高、中、低3種濕度和溫度情況,可以較**地觀(guān)察產(chǎn)品的一致性和穩定性,包括溫度補償特性。
2、用嘴呵氣或利用其它加濕手段對傳感器加濕,觀(guān)察其靈敏度、重復性、升濕脫濕性能,以及分辨率,產(chǎn)品的*高量程等。
3、對產(chǎn)品作開(kāi)盒和關(guān)盒兩種情況的測試。比較是否一致,觀(guān)察其熱效應情況。
4、對產(chǎn)品在高溫狀態(tài)和低溫狀態(tài)（根據說(shuō)明書(shū)標準）進(jìn)行測試,并恢復到正常狀態(tài)下檢測和實(shí)驗前的記錄作比較,考查產(chǎn)品的溫度適應性,并觀(guān)察產(chǎn)品的一致性情況。
產(chǎn)品的性能*終要依據質(zhì)檢部門(mén)正規完備的檢測手段。利用飽和鹽溶液作標定,也可使用品牌產(chǎn)品作比對檢測,產(chǎn)品還應進(jìn)行長(cháng)期使用過(guò)程中的長(cháng)期標定才能較**地判斷濕度傳感器的質(zhì)量。
三、對市場(chǎng)上濕度傳感器產(chǎn)品的幾點(diǎn)分析
國內市場(chǎng)上出現了不少?lài)鴥韧鉂穸葌鞲衅鳟a(chǎn)品,電容式濕敏元件較為多見(jiàn),濕敏材料種類(lèi)主要為高分子聚合物,氯化鋰和金屬氧化物。
電容式濕敏元件的優(yōu)點(diǎn)在于響應速度快、體積小、線(xiàn)性度好、較穩定,國外有些產(chǎn)品還具備高溫工作性能。但是達到上述性能的產(chǎn)品多為國外品牌,價(jià)格都較昂貴。市場(chǎng)上出售的一些電容式濕敏元件低價(jià)產(chǎn)品,往往達不到上述水平,線(xiàn)性度、一致性和重復性都不甚理想,30%RH以下,80%RH以上感濕段變形嚴重。有些產(chǎn)品采用單片機補償修正,使濕度出現"階躍"性的跳躍,使精度降低,出現一致性差、線(xiàn)性差的缺點(diǎn)。無(wú)論**次或低檔次的電容式濕敏元件,長(cháng)期穩定性都不理想,多數長(cháng)期使用漂移嚴重,濕敏電容容值變化為pF級,1%RH的變化不足0.5pF,容值的漂移改變往往引起幾十RH%的誤差,大多數電容式濕敏元件不具備40℃以上溫度下工作的性能,往往失效和損壞。
電容式濕敏元件抗腐蝕能力也較欠缺,往往對環(huán)境的潔凈度要求較高,有的產(chǎn)品還存在光照失效、靜電失效等現象,金屬氧化物為陶瓷濕敏電阻,具有濕敏電容相同的優(yōu)點(diǎn),但塵埃環(huán)境下,陶瓷細孔被封堵元件就會(huì )失效,往往采用通電除塵的方法來(lái)處理,但效果不夠理想,且在易燃易爆環(huán)境下不能使用,氧化鋁感濕材料無(wú)法克服其表面結構"天然老化"的弱點(diǎn),阻抗不穩定,金屬氧物陶瓷濕敏電阻也同樣存在長(cháng)期穩定性差的弱點(diǎn)。
氯化鋰濕敏電阻,具有*突出的優(yōu)點(diǎn)是長(cháng)期穩定性極強,因此通過(guò)嚴格的工藝制作,制成的儀表和傳感器產(chǎn)品可以達到較高的精度,穩定性強是產(chǎn)品具備良好的線(xiàn)性度、精密度及一致性,是長(cháng)期使用壽命的可靠保證。氯化鋰濕敏元件的長(cháng)期穩定性其它濕敏材料尚無(wú)法取代。
下列此文供大家參考。
一、濕度傳感器的分類(lèi)及濕敏特點(diǎn)
濕度傳感器,分為電阻式和電容式兩種,產(chǎn)品的基本形式都為在基片涂覆感濕材料形成感濕膜?？諝庵械乃羝接诟袧癫牧虾?元件的阻抗、介質(zhì)常數發(fā)生很大的變化,從而制成濕敏元件。
國內外各廠(chǎng)家的濕度傳感器產(chǎn)品水平不一,質(zhì)量?jì)r(jià)格都相差較大,用戶(hù)如何選擇性能價(jià)格比*優(yōu)的理想產(chǎn)品確有一定難度,需要在這方面作深入的了解。濕度傳感器具有如下特點(diǎn)：
1、精度和長(cháng)期穩定性
濕度傳感器的精度應達到±2%~±5%RH,達不到這個(gè)水平很難作為計量器具使用,濕度傳感器要達到±2%~±3%RH的精度是比較困難的,通常產(chǎn)品資料中給出的特性是在常溫（20℃±10℃）和潔凈的氣體中測量的。在實(shí)際使用中,由于塵土、油污及有害氣體的影響,使用時(shí)間一長(cháng),會(huì )產(chǎn)生老化,精度下降,濕度傳感器的精度水平要結合其長(cháng)期穩定性去判斷,一般說(shuō)來(lái),長(cháng)期穩定性和使用壽命是影響濕度傳感器質(zhì)量的頭等問(wèn)題,年漂移量控制在1%RH水平的產(chǎn)品很少,一般都在±2%左右,甚至更高。
2、濕度傳感器的溫度系數
濕敏元件除對環(huán)境濕度敏感外,對溫度亦十分敏感,其溫度系數一般在0.2~0.8%RH/℃范圍內,而且有的濕敏元件在不同的相對濕度下,其溫度系數又有差別。溫漂非線(xiàn)性,這需要在電路上加溫度補償式。采用單片機軟件補償,或無(wú)溫度補償的濕度傳感器是保證不了全溫范圍的精度的,濕度傳感器溫漂曲線(xiàn)的線(xiàn)性化直接影響到補償的效果,非線(xiàn)性的溫漂往往補償不出較好的效果,只有采用硬件溫度跟隨性補償才會(huì )獲得真實(shí)的補償效果。濕度傳感器工作的溫度范圍也是重要參數。多數濕敏元件難以在40℃以上正常工作。
3、濕度傳感器的供電
金屬氧化物陶瓷,高分子聚合物和氯化鋰等濕敏材料施加直流電壓時(shí),會(huì )導致性能變化,甚至失效,所以這類(lèi)濕度傳感器不能用直流電壓或有直流成份的交流電壓。必須是交流電供電。
4、互換性
目前,濕度傳感器普遍存在著(zhù)互換性差的現象,同一型號的傳感器不能互換,嚴重影響了使用效果,給維修、調試增加了困難,有些廠(chǎng)家在這方面作出了種種努力,（但互換性仍很差）取得了較好效果。
5、濕度校正
校正濕度要比校正溫度困難得多。溫度標定往往用一根標準溫度計作標準即可,而濕度的標定標準較難實(shí)現,干濕球溫度計和一些常見(jiàn)的指針式濕度計是不能用來(lái)作標定的,精度無(wú)法保證,因其要求環(huán)境條件非常嚴格,一般情況,（*好在濕度環(huán)境適合的條件下）在缺乏完善的檢定設備時(shí),通常用簡(jiǎn)單的飽和鹽溶液檢定法,并測量其溫度。
二、對濕度傳感器性能作初步判斷的幾種方法
在濕度傳感器實(shí)際標定困難的情況下,可以通過(guò)一些簡(jiǎn)便的方法進(jìn)行濕度傳感器性能判斷與檢查。
1、一致性判定,同一類(lèi)型,同一廠(chǎng)家的濕度傳感器產(chǎn)品*好一次購買(mǎi)兩支以上,越多越說(shuō)明問(wèn)題,放在一起通電比較檢測輸出值,在相對穩定的條件下,觀(guān)察測試的一致性。若進(jìn)一步檢測,可在24h內間隔一段時(shí)間記錄,**內一般都有高、中、低3種濕度和溫度情況,可以較**地觀(guān)察產(chǎn)品的一致性和穩定性,包括溫度補償特性。
2、用嘴呵氣或利用其它加濕手段對傳感器加濕,觀(guān)察其靈敏度、重復性、升濕脫濕性能,以及分辨率,產(chǎn)品的*高量程等。
3、對產(chǎn)品作開(kāi)盒和關(guān)盒兩種情況的測試。比較是否一致,觀(guān)察其熱效應情況。
4、對產(chǎn)品在高溫狀態(tài)和低溫狀態(tài)（根據說(shuō)明書(shū)標準）進(jìn)行測試,并恢復到正常狀態(tài)下檢測和實(shí)驗前的記錄作比較,考查產(chǎn)品的溫度適應性,并觀(guān)察產(chǎn)品的一致性情況。
產(chǎn)品的性能*終要依據質(zhì)檢部門(mén)正規完備的檢測手段。利用飽和鹽溶液作標定,也可使用品牌產(chǎn)品作比對檢測,產(chǎn)品還應進(jìn)行長(cháng)期使用過(guò)程中的長(cháng)期標定才能較**地判斷濕度傳感器的質(zhì)量。
三、對市場(chǎng)上濕度傳感器產(chǎn)品的幾點(diǎn)分析
國內市場(chǎng)上出現了不少?lài)鴥韧鉂穸葌鞲衅鳟a(chǎn)品,電容式濕敏元件較為多見(jiàn),濕敏材料種類(lèi)主要為高分子聚合物,氯化鋰和金屬氧化物。
電容式濕敏元件的優(yōu)點(diǎn)在于響應速度快、體積小、線(xiàn)性度好、較穩定,國外有些產(chǎn)品還具備高溫工作性能。但是達到上述性能的產(chǎn)品多為國外品牌,價(jià)格都較昂貴。市場(chǎng)上出售的一些電容式濕敏元件低價(jià)產(chǎn)品,往往達不到上述水平,線(xiàn)性度、一致性和重復性都不甚理想,30%RH以下,80%RH以上感濕段變形嚴重。有些產(chǎn)品采用單片機補償修正,使濕度出現"階躍"性的跳躍,使精度降低,出現一致性差、線(xiàn)性差的缺點(diǎn)。無(wú)論**次或低檔次的電容式濕敏元件,長(cháng)期穩定性都不理想,多數長(cháng)期使用漂移嚴重,濕敏電容容值變化為pF級,1%RH的變化不足0.5pF,容值的漂移改變往往引起幾十RH%的誤差,大多數電容式濕敏元件不具備40℃以上溫度下工作的性能,往往失效和損壞。
電容式濕敏元件抗腐蝕能力也較欠缺,往往對環(huán)境的潔凈度要求較高,有的產(chǎn)品還存在光照失效、靜電失效等現象,金屬氧化物為陶瓷濕敏電阻,具有濕敏電容相同的優(yōu)點(diǎn),但塵埃環(huán)境下,陶瓷細孔被封堵元件就會(huì )失效,往往采用通電除塵的方法來(lái)處理,但效果不夠理想,且在易燃易爆環(huán)境下不能使用,氧化鋁感濕材料無(wú)法克服其表面結構"天然老化"的弱點(diǎn),阻抗不穩定,金屬氧物陶瓷濕敏電阻也同樣存在長(cháng)期穩定性差的弱點(diǎn)。
氯化鋰濕敏電阻,具有*突出的優(yōu)點(diǎn)是長(cháng)期穩定性極強,因此通過(guò)嚴格的工藝制作,制成的儀表和傳感器產(chǎn)品可以達到較高的精度,穩定性強是產(chǎn)品具備良好的線(xiàn)性度、精密度及一致性,是長(cháng)期使用壽命的可靠保證。氯化鋰濕敏元件的長(cháng)期穩定性其它濕敏材料尚無(wú)法取代。
