隨著時代的發(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(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)量價格都相差較大,,用戶如何選擇性能價格比*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)不到這個水平很難作為計量器具使用,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 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 0.2~0.8%RH/ ℃ 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(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,,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。
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),,干濕球溫度計和一些常見的指針式濕度計是不能用來作標(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,,通常用簡單的飽和鹽溶液檢定法,,并測量其溫度。
2 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(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(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,,價格都較昂貴,。市場上出售的一些電容式濕敏元件低價產(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,, 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,應(yīng)該對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間越長,認(rèn)識就會越深入和全面,。同時,,也對產(chǎn)品提出新的要求,這給產(chǎn)品帶來了新的機(jī)遇,,推動這項(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)品會在應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用,。