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濕度傳感器
日期：2024-09-24 10:53
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摘要：
隨著時(shí)代的發(fā)展,科研、農(nóng)業(yè)、暖通、紡織、機(jī)房、航空航天、電力等工業(yè)部門,越來越需要采用濕度傳感器,對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越業(yè)越高,對(duì)環(huán)境溫、濕度的控制以及對(duì)工業(yè)材料水份值的監(jiān)測(cè)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(cè)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(duì)一般用戶來講,仍是一件較為復(fù)雜的技術(shù)問題。
下列此文供大家參考。
一、濕度傳感器的分類及濕敏特點(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(shù)發(fā)生很大的變化,從而制成濕敏元件。
國內(nèi)外各廠家的濕度傳感器產(chǎn)品水平不一,質(zhì)量價(jià)格都相差較大,用戶如何選擇性能價(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、精度和長期穩(wěn)定性
濕度傳感器的精度應(yīng)達(dá)到±2%~±5%RH,達(dá)不到這個(gè)水平很難作為計(jì)量器具使用,濕度傳感器要達(dá)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(cè)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,會(huì)產(chǎn)生老化,精度下降,濕度傳感器的精度水平要結(jié)合其長期穩(wěn)定性去判斷,一般說來,長期穩(wěn)定性和使用壽命是影響濕度傳感器質(zhì)量的頭等問題,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(shù)
濕敏元件除對(duì)環(huán)境濕度敏感外,對(duì)溫度亦十分敏感,其溫度系數(shù)一般在0.2~0.8%RH/℃范圍內(nèi),而且有的濕敏元件在不同的相對(duì)濕度下,其溫度系數(shù)又有差別。溫漂非線性,這需要在電路上加溫度補(bǔ)償式。采用單片機(jī)軟件補(bǔ)償,或無溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葌鞲衅魇潜ＷC不了全溫范圍的精度的,濕度傳感器溫漂曲線的線性化直接影響到補(bǔ)償?shù)男Ч?非線性的溫漂往往補(bǔ)償不出較好的效果,只有采用硬件溫度跟隨性補(bǔ)償才會(huì)獲得真實(shí)的補(bǔ)償效果。濕度傳感器工作的溫度范圍也是重要參數(shù)。多數(shù)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(dǎo)致性能變化,甚至失效,所以這類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互換性差的現(xiàn)象,同一型號(hào)的傳感器不能互換,嚴(yán)重影響了使用效果,給維修、調(diào)試增加了困難,有些廠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(biāo)定往往用一根標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)作標(biāo)準(zhǔn)即可,而濕度的標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)較難實(shí)現(xiàn),干濕球溫度計(jì)和一些常見的指針式濕度計(jì)是不能用來作標(biāo)定的,精度無法保證,因其要求環(huán)境條件非常嚴(yán)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(shè)備時(shí),通常用簡單的飽和鹽溶液檢定法,并測(cè)量其溫度。
二、對(duì)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(biāo)定困難的情況下,可以通過一些簡便的方法進(jìn)行濕度傳感器性能判斷與檢查。
1、一致性判定,同一類型,同一廠家的濕度傳感器產(chǎn)品*好一次購買兩支以上,越多越說明問題,放在一起通電比較檢測(cè)輸出值,在相對(duì)穩(wěn)定的條件下,觀察測(cè)試的一致性。若進(jìn)一步檢測(cè),可在24h內(nèi)間隔一段時(shí)間記錄,**內(nèi)一般都有高、中、低3種濕度和溫度情況,可以較**地觀察產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性,包括溫度補(bǔ)償特性。
2、用嘴呵氣或利用其它加濕手段對(duì)傳感器加濕,觀察其靈敏度、重復(fù)性、升濕脫濕性能,以及分辨率,產(chǎn)品的*高量程等。
3、對(duì)產(chǎn)品作開盒和關(guān)盒兩種情況的測(cè)試。比較是否一致,觀察其熱效應(yīng)情況。
4、對(duì)產(chǎn)品在高溫狀態(tài)和低溫狀態(tài)（根據(jù)說明書標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行測(cè)試,并恢復(fù)到正常狀態(tài)下檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)前的記錄作比較,考查產(chǎn)品的溫度適應(yīng)性,并觀察產(chǎn)品的一致性情況。
產(chǎn)品的性能*終要依據(jù)質(zhì)檢部門正規(guī)完備的檢測(cè)手段。利用飽和鹽溶液作標(biāo)定,也可使用品牌產(chǎn)品作比對(duì)檢測(cè),產(chǎn)品還應(yīng)進(jìn)行長期使用過程中的長期標(biāo)定才能較**地判斷濕度傳感器的質(zhì)量。
三、對(duì)市場上濕度傳感器產(chǎn)品的幾點(diǎn)分析
國內(nèi)市場上出現(xiàn)了不少國內(nèi)外濕度傳感器產(chǎn)品,電容式濕敏元件較為多見,濕敏材料種類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(yīng)速度快、體積小、線性度好、較穩(wěn)定,國外有些產(chǎn)品還具備高溫工作性能。但是達(dá)到上述性能的產(chǎn)品多為國外品牌,價(jià)格都較昂貴。市場上出售的一些電容式濕敏元件低價(jià)產(chǎn)品,往往達(dá)不到上述水平,線性度、一致性和重復(fù)性都不甚理想,30%RH以下,80%RH以上感濕段變形嚴(yán)重。有些產(chǎn)品采用單片機(jī)補(bǔ)償修正,使?jié)穸瘸霈F(xiàn)"階躍"性的跳躍,使精度降低,出現(xiàn)一致性差、線性差的缺點(diǎn)。無論**次或低檔次的電容式濕敏元件,長期穩(wěn)定性都不理想,多數(shù)長期使用漂移嚴(yán)重,濕敏電容容值變化為pF級(jí),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(shù)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(duì)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(xiàn)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(xì)孔被封堵元件就會(huì)失效,往往采用通電除塵的方法來處理,但效果不夠理想,且在易燃易爆環(huán)境下不能使用,氧化鋁感濕材料無法克服其表面結(jié)構(gòu)"天然老化"的弱點(diǎn),阻抗不穩(wěn)定,金屬氧物陶瓷濕敏電阻也同樣存在長期穩(wěn)定性差的弱點(diǎn)。
氯化鋰濕敏電阻,具有*突出的優(yōu)點(diǎn)是長期穩(wěn)定性極強(qiáng),因此通過嚴(yán)格的工藝制作,制成的儀表和傳感器產(chǎn)品可以達(dá)到較高的精度,穩(wěn)定性強(qiáng)是產(chǎn)品具備良好的線性度、精密度及一致性,是長期使用壽命的可靠保證。氯化鋰濕敏元件的長期穩(wěn)定性其它濕敏材料尚無法取代。
下列此文供大家參考。
一、濕度傳感器的分類及濕敏特點(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(shù)發(fā)生很大的變化,從而制成濕敏元件。
國內(nèi)外各廠家的濕度傳感器產(chǎn)品水平不一,質(zhì)量價(jià)格都相差較大,用戶如何選擇性能價(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、精度和長期穩(wěn)定性
濕度傳感器的精度應(yīng)達(dá)到±2%~±5%RH,達(dá)不到這個(gè)水平很難作為計(jì)量器具使用,濕度傳感器要達(dá)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(cè)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,會(huì)產(chǎn)生老化,精度下降,濕度傳感器的精度水平要結(jié)合其長期穩(wěn)定性去判斷,一般說來,長期穩(wěn)定性和使用壽命是影響濕度傳感器質(zhì)量的頭等問題,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(shù)
濕敏元件除對(duì)環(huán)境濕度敏感外,對(duì)溫度亦十分敏感,其溫度系數(shù)一般在0.2~0.8%RH/℃范圍內(nèi),而且有的濕敏元件在不同的相對(duì)濕度下,其溫度系數(shù)又有差別。溫漂非線性,這需要在電路上加溫度補(bǔ)償式。采用單片機(jī)軟件補(bǔ)償,或無溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葌鞲衅魇潜ＷC不了全溫范圍的精度的,濕度傳感器溫漂曲線的線性化直接影響到補(bǔ)償?shù)男Ч?非線性的溫漂往往補(bǔ)償不出較好的效果,只有采用硬件溫度跟隨性補(bǔ)償才會(huì)獲得真實(shí)的補(bǔ)償效果。濕度傳感器工作的溫度范圍也是重要參數(shù)。多數(shù)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(dǎo)致性能變化,甚至失效,所以這類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互換性差的現(xiàn)象,同一型號(hào)的傳感器不能互換,嚴(yán)重影響了使用效果,給維修、調(diào)試增加了困難,有些廠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(biāo)定往往用一根標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)作標(biāo)準(zhǔn)即可,而濕度的標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)較難實(shí)現(xiàn),干濕球溫度計(jì)和一些常見的指針式濕度計(jì)是不能用來作標(biāo)定的,精度無法保證,因其要求環(huán)境條件非常嚴(yán)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(shè)備時(shí),通常用簡單的飽和鹽溶液檢定法,并測(cè)量其溫度。
二、對(duì)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(biāo)定困難的情況下,可以通過一些簡便的方法進(jìn)行濕度傳感器性能判斷與檢查。
1、一致性判定,同一類型,同一廠家的濕度傳感器產(chǎn)品*好一次購買兩支以上,越多越說明問題,放在一起通電比較檢測(cè)輸出值,在相對(duì)穩(wěn)定的條件下,觀察測(cè)試的一致性。若進(jìn)一步檢測(cè),可在24h內(nèi)間隔一段時(shí)間記錄,**內(nèi)一般都有高、中、低3種濕度和溫度情況,可以較**地觀察產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性,包括溫度補(bǔ)償特性。
2、用嘴呵氣或利用其它加濕手段對(duì)傳感器加濕,觀察其靈敏度、重復(fù)性、升濕脫濕性能,以及分辨率,產(chǎn)品的*高量程等。
3、對(duì)產(chǎn)品作開盒和關(guān)盒兩種情況的測(cè)試。比較是否一致,觀察其熱效應(yīng)情況。
4、對(duì)產(chǎn)品在高溫狀態(tài)和低溫狀態(tài)（根據(jù)說明書標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行測(cè)試,并恢復(fù)到正常狀態(tài)下檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)前的記錄作比較,考查產(chǎn)品的溫度適應(yīng)性,并觀察產(chǎn)品的一致性情況。
產(chǎn)品的性能*終要依據(jù)質(zhì)檢部門正規(guī)完備的檢測(cè)手段。利用飽和鹽溶液作標(biāo)定,也可使用品牌產(chǎn)品作比對(duì)檢測(cè),產(chǎn)品還應(yīng)進(jìn)行長期使用過程中的長期標(biāo)定才能較**地判斷濕度傳感器的質(zhì)量。
三、對(duì)市場上濕度傳感器產(chǎn)品的幾點(diǎn)分析
國內(nèi)市場上出現(xiàn)了不少國內(nèi)外濕度傳感器產(chǎn)品,電容式濕敏元件較為多見,濕敏材料種類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(yīng)速度快、體積小、線性度好、較穩(wěn)定,國外有些產(chǎn)品還具備高溫工作性能。但是達(dá)到上述性能的產(chǎn)品多為國外品牌,價(jià)格都較昂貴。市場上出售的一些電容式濕敏元件低價(jià)產(chǎn)品,往往達(dá)不到上述水平,線性度、一致性和重復(fù)性都不甚理想,30%RH以下,80%RH以上感濕段變形嚴(yán)重。有些產(chǎn)品采用單片機(jī)補(bǔ)償修正,使?jié)穸瘸霈F(xiàn)"階躍"性的跳躍,使精度降低,出現(xiàn)一致性差、線性差的缺點(diǎn)。無論**次或低檔次的電容式濕敏元件,長期穩(wěn)定性都不理想,多數(shù)長期使用漂移嚴(yán)重,濕敏電容容值變化為pF級(jí),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(shù)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(duì)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(xiàn)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(xì)孔被封堵元件就會(huì)失效,往往采用通電除塵的方法來處理,但效果不夠理想,且在易燃易爆環(huán)境下不能使用,氧化鋁感濕材料無法克服其表面結(jié)構(gòu)"天然老化"的弱點(diǎn),阻抗不穩(wěn)定,金屬氧物陶瓷濕敏電阻也同樣存在長期穩(wěn)定性差的弱點(diǎn)。
氯化鋰濕敏電阻,具有*突出的優(yōu)點(diǎn)是長期穩(wěn)定性極強(qiáng),因此通過嚴(yán)格的工藝制作,制成的儀表和傳感器產(chǎn)品可以達(dá)到較高的精度,穩(wěn)定性強(qiáng)是產(chǎn)品具備良好的線性度、精密度及一致性,是長期使用壽命的可靠保證。氯化鋰濕敏元件的長期穩(wěn)定性其它濕敏材料尚無法取代。
