隨著時代的發展,科研、農(nong) 業(ye) 、暖通、紡織、機房、航空航天、電力等工業(ye) 部門,越來越需要采用濕度傳(chuan) 感器,對產(chan) 品質量的要求越業(ye) 越高,對環境溫、濕度的控製以及對工業(ye) 材料水份值的監測與(yu) 分析都已成為(wei) 比較普遍的技術條件之一。濕度傳(chuan) 感器產(chan) 品及濕度測量屬於(yu) 90年代興(xing) 起的行業(ye) 。如何使用好濕度傳(chuan) 感器,如何判斷濕度傳(chuan) 感器的性能,這對一般用戶來講,仍是一件較為(wei) 複雜的技術問題。
下列此文供大家參考。
一、濕度傳(chuan) 感器的分類及感濕特點
濕度傳(chuan) 感器,分為(wei) 電阻式和電容式兩(liang) 種,產(chan) 品的基本形式都為(wei) 在基片塗覆感濕材料形成感濕膜。空氣中的水蒸汽吸附於(yu) 感濕材料後,元件的阻抗、介質常數發生很大的變化,從(cong) 而製成濕敏元件。
國內(nei) 外各廠家的濕度傳(chuan) 感器產(chan) 品水平不一,質量價(jia) 格都相差較大,用戶如何選擇性能價(jia) 格比最優(you) 的理想產(chan) 品確有一定難度,需要在這方麵作深入的了解。濕度傳(chuan) 感器具有如下特點:
1、精度和長期穩定性
濕度傳(chuan) 感器的精度應達到±2~±5RH,達不到這個(ge) 水平很難作為(wei) 計量器具使用,濕度傳(chuan) 感器要達到±2~±3RH的精度是比較困難的,通常產(chan) 品資料中給出的特性是在常溫(20℃±10℃)和潔淨的氣體(ti) 中測量的。在實際使用中,由於(yu) 塵土、油汙及有害氣體(ti) 的影響,使用時間一長,會(hui) 產(chan) 生老化,精度下降,濕度傳(chuan) 感器的精度水平要結合其長期穩定性去判斷,一般說來,長期穩定性和使用壽命是影響濕度傳(chuan) 感器質量的頭等問題,年漂移量控製在1RH水平的產(chan) 品很少,一般都在±2左右,甚至更高。
2、濕度傳(chuan) 感器的溫度係數
濕敏元件除對環境濕度敏感外,對溫度亦十分敏感,其溫度係數一般在0.2~0.8RH/℃範圍內(nei) ,而且有的濕敏元件在不同的相對濕度下,其溫度係數又有差別。溫漂非線性,這需要在電路上加溫度補償(chang) 式。采用單片機軟件補償(chang) ,或無溫度補償(chang) 的濕度傳(chuan) 感器是保證不了全溫範圍的精度的,濕度傳(chuan) 感器溫漂曲線的線性化直接影響到補償(chang) 的效果,非線性的溫漂往往補償(chang) 不出較好的效果,隻有采用硬件溫度跟隨性補償(chang) 才會(hui) 獲得真實的補償(chang) 效果。濕度傳(chuan) 感器工作的溫度範圍也是重要參數。多數濕敏元件難以在40℃以上正常工作。
3、濕度傳(chuan) 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(hui) 導致性能變化,甚至失效,所以這類濕度傳(chuan) 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(chuan) 感器普遍存在著互換性差的現象,同一型號的傳(chuan) 感器不能互換,嚴(yan) 重影響了使用效果,給維修、調試增加了困難,有些廠家在這方麵作出了種種努力,(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,幹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,因其要求環境條件非常嚴(yan) 格,一般情況,(最好在濕度環境適合的條件下)在缺乏完善的檢定設備時,通常用簡單的飽和鹽溶液檢定法,並測量其溫度。
二、對濕度傳(chuan) 感器性能作初步判斷的幾種方法
在濕度傳(chuan) 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(chuan) 感器性能判斷與(yu) 檢查。
1、一致性判定,同一類型,同一廠家的濕度傳(chuan) 感器產(chan) 品最好一次購買(mai) 兩(liang) 支以上,越多越說明問題,放在一起通電比較檢測輸出值,在相對穩定的條件下,觀察測試的一致性。若進一步檢測,可在24h內(nei) 間隔一段時間記錄,一天內(nei) 一般都有高、中、低3種濕度和溫度情況,可以較全麵地觀察產(chan) 品的一致性和穩定性,包括溫度補償(chang) 特性。
2、用嘴嗬氣或利用其它加濕手段對傳(chuan) 感器加濕,觀察其靈敏度、重複性、升濕脫濕性能,以及分辨率,產(chan) 品的最高量程等。
3、對產(chan) 品作開盒和關(guan) 盒兩(liang) 種情況的測試。比較是否一致,觀察其熱效應情況。
4、對產(chan) 品在高溫狀態和低溫狀態(根據說明書(shu) 標準)進行測試,並恢複到正常狀態下檢測和實驗前的記錄作比較,考查產(chan) 品的溫度適應性,並觀察產(chan) 品的一致性情況。
產(chan) 品的性能最終要依據質檢部門正規完備的檢測手段。利用飽和鹽溶液作標定,也可使用名牌產(chan) 品作比對檢測,產(chan) 品還應進行長期使用過程中的長期標定才能較全麵地判斷濕度傳(chuan) 感器的質量。
三、對市場上濕度傳(chuan) 感器產(chan) 品的幾點分析
國內(nei) 市場上出現了不少國內(nei) 外濕度傳(chuan) 感器產(chan) 品,電容式濕敏元件較為(wei) 多見,感濕材料種類主要為(wei) 高分子聚合物,氯化鋰和金屬氧化物。
電容式濕敏元件的優(you) 點在於(yu) 響應速度快、體(ti) 積小、線性度好、較穩定,國外有些產(chan) 品還具備高溫工作性能。但是達到上述性能的產(chan) 品多為(wei) 國外名牌,價(jia) 格都較昂貴。市場上出售的一些電容式濕敏元件低價(jia) 產(chan) 品,往往達不到上述水平,線性度、一致性和重複性都不甚理想,30RH以下,80RH以上感濕段變形嚴(yan) 重。有些產(chan) 品采用單片機補償(chang) 修正,使濕度出現"階躍"性的跳躍,使精度降低,出現一致性差、線性差的缺點。無論高檔次或低檔次的電容式濕敏元件,長期穩定性都不理想,多數長期使用漂移嚴(yan) 重,濕敏電容容值變化為(wei) pF級,1RH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,往往對環境的潔淨度要求較高,有的產(chan) 品還存在光照失效、靜電失效等現象,金屬氧化物為(wei) 陶瓷濕敏電阻,具有濕敏電容相同的優(you) 點,但塵埃環境下,陶瓷細孔被封堵元件就會(hui) 失效,往往采用通電除塵的方法來處理,但效果不夠理想,且在易燃易爆環境下不能使用,氧化鋁感濕材料無法克服其表麵結構"天然老化"的弱點,阻抗不穩定,金屬氧物陶瓷濕敏電阻也同樣存在長期穩定性差的弱點。
氯化鋰濕敏電阻,具有最突出的優(you) 點是長期穩定性極強,因此通過嚴(yan) 格的工藝製作,製成的儀(yi) 表和傳(chuan) 感器產(chan) 品可以達到較高的精度,穩定性強是產(chan) 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定性其它感濕材料尚無法取代。#p#分頁標題#e#
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