濕度傳感器的選擇問題

濕度傳(chuan) 感器的選擇問題

隨著時代的發展，科研、農(nong) 業(ye) 、暖通、紡織、機房、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%~±5%RH，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%~±3%RH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1%RH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0.2~0.8%RH/℃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，（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，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，30%RH以下，80%RH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，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，具有突出的優(you) 點是長期穩定性*，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。