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濕度傳感器類型及其特點

更新時間:2012-08-09      瀏覽次數(shù):2007
  濕度傳感器的定義式能感受氣體中水蒸氣含量,并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的傳感器。近年來,國內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長足進步。濕敏傳感器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測的方向迅速發(fā)展,為開發(fā)新一代濕度/溫度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件,也將濕度測量技術(shù)提高到新的水平。
  
  濕度傳感器原理
  
  濕敏元件是zui簡單的濕度傳感器。濕敏元件主要有電阻式、電容式兩大類。
  
  濕敏電阻的特點是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜,當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時,元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化,利用這一特性即可測量濕度。
  
  濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的,常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時,濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化,使其電容量也發(fā)生變化,其電容變化量與相對濕度成正比。
  
  電子式濕敏傳感器的準確度可達2-3%RH,這比干濕球測濕精度高。
  
  濕敏元件的線性度及抗污染性差,在檢測環(huán)境濕度時,濕敏元件要長期暴露在待測環(huán)境中,很容易被污染而影響其測量精度及長期穩(wěn)定性。這方面沒有干濕球測濕方法好。
  
  濕度傳感器的分類及感濕特點
  
  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。
  
  濕度傳感器具有如下特點:
  
  1、精度和長期穩(wěn)定性
  
  濕度傳感器的精度應(yīng)達到±2~±5RH,達不到這個水平很難作為計量器具使用,濕度傳感器要達到±2~±3RH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。在實際使用中,由于塵土、油污及有害氣體的影響,使用時間一長,會產(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1RH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)
  
  濕敏元件除對環(huán)境濕度敏感外,對溫度亦十分敏感,其溫度系數(shù)一般在0.2~0.8RH/℃范圍內(nèi),而且有的濕敏元件在不同的相對濕度下,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償式。采用單片機軟件補償,或無溫度補償?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償?shù)男Ч?,非線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獲得真實的補償效果。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,會導(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,同一型號的傳感器不能互換,嚴重影響了使用效果,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現(xiàn),干濕球溫度計和一些常見的指針式濕度計是不能用來作標定的,精度無法保證,因其要求環(huán)境條件非常嚴格,一般情況,(在濕度環(huán)境適合的條件下)在缺乏完善的檢定設(shè)備時,通常用簡單的飽和鹽溶液檢定法,并測量其溫度。
  
  性能判斷方法
  
  在濕度傳感器實際標定困難的情況下,可以通過一些簡便的方法進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輸出值,在相對穩(wěn)定的條件下,觀察測試的一致性。若進一步檢測,可在24h內(nèi)間隔一段時間記錄,一天內(nèi)一般都有高、中、低3種濕度和溫度情況,可以較全面地觀察產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)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,觀察其靈敏度、重復(fù)性、升濕脫濕性能,以及分辨率,產(chǎn)品的zui高量程等。
  
  3、對產(chǎn)品作開盒和關(guān)盒兩種情況的測試。比較是否一致,觀察其熱效應(yīng)情況。
  
  4、對產(chǎn)品在高溫狀態(tài)和低溫狀態(tài)(根據(jù)說明書標準)進行測試,并恢復(fù)到正常狀態(tài)下檢測和實驗前的記錄作比較,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zui終要依據(jù)質(zhì)檢部門正規(guī)完備的檢測手段。利用飽和鹽溶液作標定,也可使用產(chǎn)品作比對檢測,產(chǎn)品還應(yīng)進行長期使用過程中的長期標定才能較全面地判斷濕度傳感器的質(zhì)量。
  
  注意事項
  
  濕度傳感器是非密封性的,為保護測量的準確度和穩(wěn)定性,應(yīng)盡量避免在酸性、堿性及含有機溶劑的氣氛中使用。也避免在粉塵較大的環(huán)境中使用。為正確反映欲測空間的濕度,還應(yīng)避免將傳感器安放在離墻壁太近或空氣不流通的死角處。如果被測的房間太大,就應(yīng)放置多個傳感器。
  
  有的濕度傳感器對供電電源要求比較高,否則將影響測量精度.或者傳感器之間相互干擾,甚至無法工作。使用時應(yīng)技要求提供合適的、符合精度要求的供電電源。
  
  傳感器需要進行遠距離信號傳輸時,要注意信號的衰減問題。當(dāng)傳輸距離超過200m以上時,建議選用頻率輸出信號的濕度傳感器。
  
  由于濕敏元件都存在一定的分散性,無論進口或國產(chǎn)的傳感器都需逐支調(diào)試標定。大多數(shù)在更換濕敏元件后需要重新調(diào)試標定,對于測量精度比較高的濕度傳感器尤其重要。
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