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隨著社會(huì)的發(fā)展,濕度傳感器在我國市場的應(yīng)用越來越廣泛??蒲小⑥r(nóng)業(yè)、暖通、紡織、機(jī)房、航空航天、電力等部門對濕度傳感器的需求量不斷增加,對其質(zhì)量的要求也越來越高。如何使用好濕度傳感器,如何判斷濕度傳感器的性能,對一般用戶來講,是一件較為復(fù)雜的技術(shù)問題。
我們作為此種產(chǎn)品的研究和生產(chǎn)單位多年來積累了一些經(jīng)驗(yàn),發(fā)表此文與大家探討。
一、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)品的基本形式都是在基片涂覆感濕材料形成感濕膜。空氣中的水蒸汽吸附于感濕材料后,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。
目前,工農(nóng)業(yè)、科研和醫(yī)療各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用濕度傳感器的過程中,用戶對產(chǎn)品提出了各種要求,以滿足需要。努力使?jié)穸葌鞲衅鞯纳a(chǎn)水平和性能適應(yīng)市場的需求,達(dá)到*優(yōu)的性能價(jià)格比,是國內(nèi)外廠家的首要任務(wù)。
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*優(yōu)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、精度和長期穩(wěn)定性
對于濕度傳感器來說,一般的精度應(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%RH以上。
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?;虿捎脝纹瑱C(jī)軟件補(bǔ)償,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。
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。
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,取得了一些效果但互換性仍很差。
5、濕度校正
校正濕度要比校正溫度困難的多。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,(*好在濕度環(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。
二、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,還是可以通過一些簡便的辦法進(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*好一次購買兩支以上,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24小時(shí)內(nèi)間隔一段時(shí)間記錄,**內(nèi)的濕度一般都有高、中、低三種濕度和溫度情況,可以較**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*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。
三、對市場上濕度傳感器產(chǎn)品的幾點(diǎn)分析
國內(nèi)市場出現(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)品多為國外品牌,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,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(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,金屬氧化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*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,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。
四、溫濕度傳感器性能介紹
北京市大興縣金臥龍新技術(shù)研究所,是專業(yè)生產(chǎn)溫濕度傳感器的科技企業(yè)。
本研究所長期從事濕度傳感器的研制和生產(chǎn),致力于從敏感元件,變送器到儀表的生產(chǎn)線的建設(shè),產(chǎn)品具備了穩(wěn)定、精密、線性好,適應(yīng)溫度范圍寬,一致性好,溫度補(bǔ)償,無熱效應(yīng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。在各個(gè)領(lǐng)
域獲得了廣泛的應(yīng)用取得了滿意的效果,尤其在電力、烘干、糧食水份、水泥養(yǎng)護(hù)等特殊工藝環(huán)境下的使用,突出顯示了良好質(zhì)量,同時(shí)產(chǎn)品具有較優(yōu)的性能價(jià)格比
我研究所溫濕度傳感器的產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
1、-40℃—100℃范圍內(nèi)正常工作,并能夠進(jìn)行溫度補(bǔ)償,全量程測濕,線性均勻一致。產(chǎn)品多片組合,線性化處理,人工修正了濕度測量和溫漂線性化,保證了測濕和溫度補(bǔ)償?shù)木?,產(chǎn)品同時(shí)又保持1%RH的互換精度。
2、長期穩(wěn)定性強(qiáng),0℃—50℃環(huán)境下,三年漂移量不超過2%RH。由于采用長期通電老化,嚴(yán)格控制制劑質(zhì)量,使用的感濕液配方等生產(chǎn)工藝,保持氯化鋰感濕的固有優(yōu)點(diǎn),又克服了一般同類產(chǎn)品中壽命短,溫度范圍窄,高濕、低濕適應(yīng)性差的缺點(diǎn)。
3、電阻式產(chǎn)品,感濕感溫部分可以與電子電路部分分立使用,且連線可拉開很長距離,提高了產(chǎn)品對應(yīng)用環(huán)境的適應(yīng)性,降低了生產(chǎn)成本,避免了高低溫高低濕環(huán)境對電子器件的影響。在某些易燃易爆環(huán)境下更具**性,這一點(diǎn)是電容式濕敏元件作不到的。
用戶選用溫濕度傳感器時(shí),應(yīng)該對供貨單位或供貨廠家應(yīng)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。
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