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​如何选择湿度传感器?

发布日期:2016-07-06 点击:

电容,resisitive和导热性湿度传感器的工作原理这种讨论还涉及它们的优点,缺点和应用。
      1.准确性 
      2.重复性
      3.互换性 
      4.长期稳定性
      5.能够冷凝回收
      6.耐化学和物理污染
      7.大小 
      8.包装
      9.成本效益

  额外显著长期因素是与传感器的更换,字段和内部校准相关的成本,并且该信号调理和数据采集(DA)电路的复杂性和可靠性。基于上述考虑,以使感,潜在用户所需要的最广泛使用的类型的湿度传感器和它们的预期性能的一般趋势的理解。

 

电容式湿度传感器
电容式相对湿度(RH)传感器(见照片1),广泛应用于工业,商业,和天气遥测应用。

 

                 照片1
                  照片1。容性相对湿度传感器是在大范围的式样,尺寸和形状,
                        包括集成的单片电子元件。这里显示的传感器是由不同的制造商。

 

  它们由在其上的聚合物或金属氧化物的薄膜被沉积在两个导电电极之间的衬底。感测表面上涂有多孔金属电极,以保护它免受污染和暴露于冷凝。基板通常是玻璃,陶瓷,或硅。在电容式湿度传感器的介电常数的增量变化几乎是成正比的周围环境的相对湿度。电容的变化通常是0.2~0.5 pF为1%的相对湿度的变化,而大容量电容是100和500 pF的之间,在50%相对湿度在25℃下 电容式传感器的特征在于低的温度系数,在高温下发挥作用的能力(高达200℃),从缩合完全恢复,并且对化学蒸气合理阻力。响应时间为30至60秒为63%RH的阶跃变化。

   国家的最先进的技术用于生产电容式传感器采取许多在半导体制造过程中使用,以产生感应器以最小的长期漂移和滞后的原则的优势。薄膜电容式传感器可以包括单片信号调节电路集成到基板上。最广​​泛使用的信​​号调节器采用了CMOS定时器脉冲的传感器,并产生一个接近线性的电压输出(见图1)。

                图1
                         图1.接近线性的响应在25°C。看到这个情节的电容变化与
                                湿度的应用 术语“大电容”指的是基值,在0%相对湿度。

 

   电容式传感器的典型的不确定性为±2%RH从5%到95%相对湿度与2点校准。电容式传感器是由距离传感元件可以位于从信号调理电路中,由于连接电缆的相对于所述传感器的相对小的电容变化的电容效应的限制。实际上的限制是<10英尺。
 

  直接字段互换性可以是一个问题,除非该传感器是激光修整,以减少偏差为±2%或提供了一种基于计算机的校准方法。这些校准方案可以补偿传感​​器电容100至500 pF的露点。薄膜电容式传感器提供在低RH离散信号的变化,保持稳定的长期使用,并具有最小的漂移,但它们不是线性的下面几%相对湿度。这些特征导致了露点测量系统的发展结合有电容传感器和基于微处理器的电路,其存储在非易失性存储器的校正数据。这种方法减少了显著在工业HVAC和天气遥测应用中使用的露点湿度计和发射机的成本。
 

  该传感器被结合到一个单片电路,可提供一个电压输出为RH的函数。基于计算机的系统记录输出电压在20露点值在一个范围-40°C至27°C。参考露点被证实与NIST可追踪冷镜式湿度计。获取用于将传感器电压与露点/霜点值,然后存储在仪器中的EPROM中。上述微处理器一起同时干球温度的测量来计算的水蒸汽压力的线性回归算法使用这些值。
 

  一旦水蒸汽压力是确定的,露点温度从存储在EPROM的热力学方程计算。相关的冷冻镜子比±2°C露点更好地从-40°C至-10°C和±1°C从-10°C至27°C。该传感器提供优于1.5°C露点漂移/年的长期稳定性。使用这种方法的露点米已实地测试,并广泛用于在冷镜露点米的成本的一小部分了广泛的应用。