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濕度傳感器產(chǎn)品應(yīng)用選型

發(fā)布時(shí)間： 2011-03-21　　點(diǎn)擊次數(shù)： 4178次

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(duì)一般用戶來講，仍是一件較為復(fù)雜的技術(shù)問題。
1 濕度傳感器的分類及感濕特點(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*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)：
1.1 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。
1.2 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。
1.3 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。
1.4 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。
1.5 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，（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，并測量其溫度。
2 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(duì)穩(wěn)定的條件下，觀察測試的一致性。若進(jìn)一步檢測，可在 24h 內(nèi)間隔一段時(shí)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(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zui高量程等。
3 對(duì)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(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)行測試，并恢復(fù)到正常狀態(tài)下檢測和實(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(biāo)定，也可使用產(chǎn)品作比對(duì)檢測，產(chǎn)品還應(yīng)進(jìn)行長期使用過程中的長期標(biāo)定才能較全面地判斷濕度傳感器的質(zhì)量。
3 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，感濕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，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zui突出的優(yōu)點(diǎn)是長期穩(wěn)定性*，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)定性其它感濕材料尚無法取代。
4 用戶選用須知
用戶選用溫濕度傳感傳感器時(shí)，應(yīng)該對(duì)供貨單位或供貨廠家有所了解，由于濕度傳感器一般用戶難以進(jìn)行檢測，沒有標(biāo)準(zhǔn)的濕度檢測設(shè)備，所以應(yīng)考察生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)設(shè)施和生產(chǎn)許可證，特別是生產(chǎn)廠家無正規(guī)的檢測設(shè)備（一般溫濕度檢測設(shè)備約百萬元左右），沒有正規(guī)檢測設(shè)備如何能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品？這是購買溫濕度傳感器應(yīng)特別注意的地方。
總之，人們使用濕度傳感器的時(shí)間越長，認(rèn)識(shí)就會(huì)越深入和全面。同時(shí)，也對(duì)產(chǎn)品提出新的要求，這給產(chǎn)品帶來了新的機(jī)遇，推動(dòng)這項(xiàng)技術(shù)不斷向新的高度發(fā)展。我們相信，濕度傳感器產(chǎn)品會(huì)在應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。

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