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      德國(guó)HYDAC賀德克濕度傳感器響應(yīng)速度快,、重復(fù)性好、無(wú)沖蝕效應(yīng)

人類的生存和社會(huì)活動(dòng)與濕度密切相關(guān),。隨著現(xiàn)代化的發(fā)展,，很難找出一個(gè)與濕度無(wú)關(guān)的領(lǐng)域來(lái)。由于應(yīng)用領(lǐng)域不同,，對(duì)HYDAC濕度傳感器的技術(shù)要求也不同,。從制造角度看，同是HYDAC濕度傳感器,，材料、結(jié)構(gòu)不同,，工藝不同．其性能和技術(shù)指標(biāo)（像精度方面）有很大差異,，因而價(jià)格也相差甚遠(yuǎn)。對(duì)使用者來(lái)說(shuō),，選擇HYDAC濕度傳感器時(shí),，首先要搞清楚需要什么樣的傳感器；在自己的財(cái)力允許的情況下選購(gòu)何種檔次的產(chǎn)品,，權(quán)衡好“需要與可能"的關(guān)系,，不至于盲目行事。從我們與用戶的來(lái)往來(lái)看,，覺(jué)得有以下幾個(gè)問(wèn)題值得注意,。

和測(cè)量重量、溫度一樣,，選擇HYDAC濕度傳感器首先要確定測(cè)量范圍,。除了氣象、科研部門外,，搞溫,、濕度測(cè)控的一般不需要全濕程(0-100%RH)測(cè)量。在當(dāng)今的信息時(shí)代,，傳感器技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù),、自動(dòng)控制技術(shù)緊密結(jié)合著。測(cè)量的目的在于控制,，測(cè)量范圍與控制范圍合稱使用范圍,。當(dāng)然，對(duì)不需要搞測(cè)控系統(tǒng)的應(yīng)用者來(lái)說(shuō),，直接選擇通用型濕度儀就可以了,。

測(cè)量精度

和測(cè)量范圍一樣，測(cè)量精度同是傳感器最重要的指標(biāo),。每提高—個(gè)百分點(diǎn)．對(duì)傳感器來(lái)說(shuō)就是上一個(gè)臺(tái)階,，甚至是上一個(gè)檔次。因?yàn)橐_(dá)到不同的精度，其制造成本相差很大,，售價(jià)也相差甚遠(yuǎn),。例如進(jìn)口的1只廉價(jià)的HYDAC濕度傳感器只有幾美元，而1只供標(biāo)定用的全濕程HYDAC濕度傳感器要幾百美元,，相差近百倍,。所以使用者一定要量體裁衣，不宜盲目追求“高,、精,、尖"。

生產(chǎn)廠商往往是分段給出其HYDAC濕度傳感器的精度的,。如中,、低濕段(0一80%RH)為±2%RH，而高濕段(80—100%RH)為±4%RH,。而且此精度是在某一溫度下(如25℃)的值,。如在不同溫度下使用HYDAC濕度傳感器．其示值還要考慮溫度漂移的影響。,，相對(duì)濕度是溫度的函數(shù),，溫度嚴(yán)重地影響著空間內(nèi)的相對(duì)濕度。溫度每變化0.1℃,。將產(chǎn)生0.5%RH的濕度變化(誤差),。使用場(chǎng)合如果難以做到恒溫，則提出過(guò)高的測(cè)濕精度是不合適的,。因?yàn)闈穸入S著溫度的變化也漂忽不定的話,，奢談測(cè)濕精度將失去實(shí)際意義。所以控濕首先要控好溫,，這就是大量應(yīng)用的往往是溫濕度—體化傳感器而不單純是HYDAC濕度傳感器的緣故,。

多數(shù)情況下，如果沒(méi)有精確的控溫手段,，或者被測(cè)空間是非密封的,，±5%RH的精度就足夠了。對(duì)于要求精確控制恒溫,、恒濕的局部空間,，或者需要隨時(shí)跟蹤記錄濕度變化的場(chǎng)合，再選用±

以上精度的HYDAC濕度傳感器,。與此相對(duì)應(yīng)的溫度傳感器．其測(cè)溫精度須足±0.3℃以上,，起碼是±0.5℃的。而精度高于±2%RH的要求恐怕連校準(zhǔn)傳感器的標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器也難以做到,，更何況傳感器自身了,。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心濕度室的文章認(rèn)為：“相對(duì)濕度測(cè)量?jī)x表,，即使在20—25℃下，要達(dá)到2%RH的準(zhǔn)確度仍是很困難的,。"

濕敏元件是的HYDAC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(diǎn)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(shí)，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(cè)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(shí),，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(duì)濕度成正比,。

電子式濕敏傳感器的準(zhǔn)確度可達(dá)2-3%RH，這比干濕球測(cè)濕精度高,。

濕敏元件的線性度及抗污染性差,，在檢測(cè)環(huán)境濕度時(shí)，濕敏元件要長(zhǎng)期暴露在待測(cè)環(huán)境中,，很容易被污染而影響其測(cè)量精度及長(zhǎng)期穩(wěn)定性,。這方面沒(méi)有干濕球測(cè)濕方法好。下面對(duì)各種HYDAC濕度傳感器進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹,。

,、氯化鋰HYDAC濕度傳感器

（1）電阻式氯化鋰濕度計(jì)

第一個(gè)基于電阻-濕度特性原理的氯化鋰電濕敏元件是美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局的F.W.Dunmore研制出來(lái)的。這種元件具有較高的精度,，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、價(jià)廉，適用于常溫常濕的測(cè)控等一系列優(yōu)點(diǎn),。

氯化鋰元件的測(cè)量范圍與濕敏層的氯化鋰濃度及其它成分有關(guān),。單個(gè)元件的有效感濕范圍一般在20%RH 以內(nèi)。例如0.05%的濃度對(duì)應(yīng)的感濕范圍約為（80～100）%RH ,，0.2%的濃度對(duì)應(yīng)范圍是（60～80）%RH 等,。由此可見(jiàn)，要測(cè)量較寬的濕度范圍時(shí),，必須把不同濃度的元件組合在一起使用,?？捎糜谌砍虦y(cè)量的濕度計(jì)組合的元件數(shù)一般為5個(gè)，采用元件組合法的氯化鋰濕度計(jì)可測(cè)范圍通常為（15～100）%RH,，國(guó)外有些產(chǎn)品聲稱其測(cè)量范圍可達(dá)（2 ～100）%RH ,。

（2）露點(diǎn)式氯化鋰濕度計(jì)

露點(diǎn)式氯化鋰濕度計(jì)是由美國(guó)的 Forboro 公司首先研制出來(lái)的，其后我國(guó)和許多國(guó)家都做了大量的研究工作,。這種濕度計(jì)和上述電阻式氯化鋰濕度計(jì)形式相似,，但工作原理卻不同。簡(jiǎn)而言之,，它是利用氯化鋰飽和水溶液的飽和水汽壓隨溫度變化而進(jìn)行工作的,。

、碳濕敏元件

碳濕敏元件是美國(guó)的 E.K.Carver 和 C.W.Breasefield 于1942年首先提出來(lái)的,，與常用的毛發(fā),、腸衣和氯化鋰等探空元件相比，碳濕敏元件具有響應(yīng)速度快,、重復(fù)性好,、無(wú)沖蝕效應(yīng)和滯后環(huán)窄等優(yōu)點(diǎn)，因之令人矚目,。我國(guó)氣象部門于70年代初開(kāi)展碳濕敏元件的研制,，并取得了積極的成果，其測(cè)量不確定度不超過(guò)±5%RH ,，時(shí)間常數(shù)在正溫時(shí)為2～3s,，滯差一般在7%左右，比阻穩(wěn)定性亦較好,。

,、氧化鋁濕度計(jì)

氧化鋁傳感器的突出優(yōu)點(diǎn)是，體積可以非常?。ɡ缬糜谔娇諆x的濕敏元件僅90μm厚,、12mg重），靈敏度高（測(cè)量下限達(dá)-110℃露點(diǎn)）,，響應(yīng)速度快（一般在 0.3s 到 3s 之間）,，測(cè)量信號(hào)直接以電參量的形式輸出，大大簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)處理程序,，等等,。另外，它還適用于測(cè)量液體中的水分,。如上特點(diǎn)正是工業(yè)和氣象中的某些測(cè)量領(lǐng)域所希望的,。因此它被認(rèn)為是進(jìn)行高空大氣探測(cè)可供選擇的幾種合乎要求的傳感器之一。也正是因?yàn)檫@些特點(diǎn)使人們對(duì)這種方法產(chǎn)生濃厚的興趣,。然而,，遺憾的是盡管許多國(guó)家的專業(yè)人員為改進(jìn)傳感器的性能進(jìn)行了不懈的努力,，但是在探索生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品的工藝條件，以及提高性能穩(wěn)定性等與實(shí)用有關(guān)的重要問(wèn)題

上始終未能取得重大的突破,。因此,，到目前為止，傳感器通常只能在特定的條件和有限的范圍內(nèi)使用,。近年來(lái),，這種方法在工業(yè)中的低霜點(diǎn)測(cè)量方面開(kāi)始嶄露頭角。

,、陶瓷HYDAC濕度傳感器

在濕度測(cè)量領(lǐng)域中,，對(duì)于低濕和高濕及其在低溫和高溫條件下的測(cè)量，到目前為止仍然是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié),，而其中又以高溫條件下的濕度測(cè)量技術(shù)最為落后,。以往，通風(fēng)干濕球濕度計(jì)幾乎是在這個(gè)溫度條件下可以使用的方法,，而該法在實(shí)際使用中亦存在種種問(wèn)題,，無(wú)法令人滿意。另一方面,，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展,，要求在高溫下測(cè)量濕度的場(chǎng)合越來(lái)越多，例如水泥,、金屬冶煉,、食品加工等涉及工藝條件和質(zhì)量控制的許多工業(yè)過(guò)程的濕度測(cè)量與控制,。因此,，自60年代起，許多國(guó)家開(kāi)始竟相研制適用于高溫條件下進(jìn)行測(cè)量的HYDAC濕度傳感器,。 考慮到傳感器的使用條件,，人們很自然地把探索方向著眼于既具有吸水性又能耐高溫的某些無(wú)機(jī)物上。實(shí)踐已經(jīng)證明,，陶瓷元件不僅具有濕敏特性,，而且還可以作為感溫元件和氣敏元件。這些特性使它極有可能成為一種有發(fā)展前途的多功能傳感器,。寺日,、福島、新田等人在這方面已經(jīng)邁出了頗為成功的一步,。他們于 1980 年研制成稱之為“濕瓷 - Ⅱ型"和“濕瓷 - Ⅲ型"的多功能傳感器,。前者可測(cè)控溫度和濕度，主要用于空調(diào),，后者可用來(lái)測(cè)量濕度和諸如酒精等多種有機(jī)蒸氣,，主要用于食品加工方面,。

以上幾種是應(yīng)用較多的幾種類型傳感器，另外還有其他根據(jù)不同原理而研制的HYDAC濕度傳感器,，這里就不一一介紹了,。

時(shí)漂和溫漂

幾乎所有的傳感器都存在時(shí)漂和溫漂。由于HYDAC濕度傳感器必須和大氣中的水汽相接觸,，所以不能密封,。這就決定了它的穩(wěn)定性和壽命是有限的。一般情況下,，生產(chǎn)廠商會(huì)標(biāo)明1次標(biāo)定的有效使用時(shí)間為1年或2年,，到期負(fù)責(zé)重新標(biāo)定。請(qǐng)使用者在選擇傳感器時(shí)考慮好日后重新標(biāo)定的渠道,，不要貪圖便宜或迷信洋貨而忽略了售后服務(wù)問(wèn)屬,。

溫漂在上1節(jié)已經(jīng)提到。選擇HYDAC濕度傳感器要考慮應(yīng)用場(chǎng)合的溫度變化范圍,，看所選傳感器在溫度下能否正常工作,，溫漂是否超出設(shè)計(jì)指標(biāo)。要提醒使用者注意的是：電容式HYDAC濕度傳感器的溫度系數(shù)α是個(gè)變量,，它隨使用溫度,、濕度范圍而異。這是因?yàn)樗透叻肿泳酆衔锏慕殡娤禂?shù)隨溫度的改變是不同步的,，而溫度系數(shù)α又主要取決于水和感濕材料的介電系數(shù),，所以電容式濕敏元件的溫度系數(shù)并非常數(shù)。電容式HYDAC濕度傳感器在常溫,、中濕段的溫度系數(shù)最小,，5-25℃時(shí)，中低濕段的溫漂可忽略不計(jì),。但在高溫高濕區(qū)或負(fù)溫高濕區(qū)使用時(shí),，就一定要考慮溫漂的影響，進(jìn)行必要的補(bǔ)償或修正,。

與傳統(tǒng)測(cè)濕方法的關(guān)系

早在18世紀(jì)人類就發(fā)明了干濕球和毛發(fā)濕度計(jì),，而電子式HYDAC濕度傳感器是近幾十年．特別是近20年才迅速發(fā)展起來(lái)的。新舊事物的交替與人們的觀念轉(zhuǎn)變很有關(guān)系,。由于干濕球,、毛發(fā)濕度計(jì)的價(jià)格仍明顯低于HYDAC濕度傳感器，造成一部分人對(duì)電子HYDAC濕度傳感器價(jià)格的不認(rèn)可,。正好像用慣了掃帚的人改用吸塵器時(shí),，總覺(jué)得花幾百元錢買一臺(tái)吸塵器有些不上算，不如花幾元錢買把掃帚那樣心理容易平衡,。

由于傳統(tǒng)測(cè)濕方法在人們的腦海中印象太深了,，一些人形成了只有干濕球濕度計(jì)才是準(zhǔn)確的固有概念,。有些用戶拿干濕球濕度計(jì)來(lái)對(duì)比剛購(gòu)得的HYDAC濕度傳感器，如發(fā)現(xiàn)示值不同,，馬上認(rèn)為HYDAC濕度傳感器不準(zhǔn),。須知干濕球的準(zhǔn)確度只有5%一7%RH，不但低于電子HYDAC濕度傳感器,，而且還取決于干球,、濕球兩支溫度計(jì)本身的精度；濕度計(jì)必須處于通風(fēng)狀態(tài)：只有紗布水套,、水質(zhì),、風(fēng)速都滿足一定要求時(shí)，才能達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度,。HYDAC濕度傳感器生產(chǎn)廠在產(chǎn)品出廠前都要采用標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器來(lái)逐支標(biāo)定,，分流式標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器來(lái)進(jìn)行標(biāo)定。所以希望用戶在需要校準(zhǔn)時(shí)也采用相同的方法,，避免用準(zhǔn)確度低的器具去校準(zhǔn)或比對(duì)精度高的傳感器,。