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濕度的名詞解釋和濕度傳感器選擇
閱讀:990 發(fā)布時間:2010-9-13濕度的名詞解釋
濕度
在計量法中規(guī)定,濕度定義為“物象狀態(tài)的量”。日常生活中所指的濕度為相對濕度,%rh表示。總言之,即氣體中(通常為空氣中)所含水蒸氣量(水蒸氣壓)與其空氣相同情況下飽和水蒸氣量(飽和水蒸氣壓)的百分比。
濕度測量的歷史
濕度和溫度很久以前就與生活存在著密切的關(guān)系,但用數(shù)量來進行表示較為困難。濕度計測的歷史可以追溯到中國的天秤型(公元前179年)為zui早的濕度計測。(溫度計測可追溯到記載的希臘時代的溫度計。)
濕度(Absolute humidity)
單位體積(1m3)的氣體中含有水蒸氣的質(zhì)量(g)。
表示∶D=g/m3
但是,即使水蒸氣量相同,由于溫度和壓力的變化氣體體積也要發(fā)生變化,即濕度D發(fā)生變化。D為容積基準(zhǔn)。
相對濕度(Relative humidity)
氣體中的水蒸氣壓(e)與其氣體的飽和水蒸氣壓(es)的比/用百分比表示。
表示∶rh=e/es×100%
但是,溫度和壓力的變化導(dǎo)致飽和水蒸氣壓的變化,rh也將隨之而變化。
飽和水蒸氣壓(Saturation Vapor Pressure)
氣體中所含水蒸氣的量是有限度的,達到限度的狀態(tài)即可稱之為飽和,此時的水蒸氣壓即稱為飽和水蒸氣壓。此物理量亦隨著溫度,壓力的變化而變化,并且,0℃以下即使同一濕度,與水共存的飽和水蒸氣壓(esw)和與冰共存的飽和水蒸氣壓(esi)的值不同,通常所采用的是與水共存的飽和水蒸氣壓(esw)。各溫度對應(yīng)的飽和水蒸氣壓表JIS-Z-8806在卷末記載。
露點(Dew Point)
溫度較高的氣體其所含水蒸氣也較多,將此氣冷卻后,其所含水蒸氣的量即使不發(fā)生變化,相對濕度增加,當(dāng)達到一定溫度時相對rh達到100%飽和,此時,繼續(xù)進行冷卻的話,其中一部分的水蒸氣將凝聚成露。此時的溫度即為露點溫度(Dew Point Temperature)。露點在0℃以下結(jié)冰時即為霜點(Frost Point)。
不快指數(shù)"THI "(temperature humidity index)
不快指數(shù)這一術(shù)語,流行于表示居住環(huán)境,始用于1959年美國*。表示為:THI=(乾球溫度td+濕球溫度tw)×0.72+40.6,此數(shù)據(jù)70~75為半數(shù)不快,80以上基本上為全員不快,zui近,市場上有不快指數(shù)計在得以銷售。
實效溫度(Effective Temperature)
不快指數(shù)是人體可感知的指數(shù)的簡易表示方式,隨著zui近空氣調(diào)和技術(shù)的發(fā)展,溫度,濕度以外,又導(dǎo)入了風(fēng)速等人間可感知的項目,從而創(chuàng)造了這個術(shù)語。與不快指數(shù)的差異不大,其變化較為接近。
等價溫度(Equivalent-Warmth)
包含實效溫度的要素(溫度,濕度,氣流)以及輻射等4要素的術(shù)語。
混合比"X"(humidity mixing ratio)
對于1kg水蒸氣以下的空氣(干燥空氣),包含Xkg比例的水蒸氣,其質(zhì)量的比例X(kg/kg)為混合比,即使溫度壓力和體積發(fā)生變化,只要水蒸氣的量不變,其混合比不變。因此,為了便于計算,在工業(yè)上將混合比稱為濕度來使用。X為重量標(biāo)準(zhǔn)。
比濕"S"(Specific humidity)
即濕氣(1kg)中所含的水蒸氣(kg)。kg/kg來表示。
比較濕度"φ"(percentage humidity)
即1kg干氣中所含水蒸氣量(濕氣的X)和同樣溫度的1kg干氣所含飽和水蒸氣量(飽和空氣的濕度Xs)的比值的100倍。
φ=X/Xs×100%或稱為飽和度(Saturation degree)即φ=0為干燥空氣,φ=100為飽和空氣。
摩爾比(molar humidity)"λ"
即水蒸氣壓和干氣的壓力比,即兩者的摩爾數(shù)的比。
飽差(saturation deficit)
即es-e或Ds-D。在論述水的蒸發(fā),干燥時用。
標(biāo)準(zhǔn)溫濕度狀態(tài)(JIS-8703)
標(biāo)準(zhǔn)濕度狀態(tài) 1級 :相對濕度 65±2%rh
標(biāo)準(zhǔn)濕度狀態(tài) 2級 :相對濕度 65±5%rh
標(biāo)準(zhǔn)濕度狀態(tài) 3級 :相對濕度 65±20%rh
通常3級濕度狀態(tài)為常濕。
標(biāo)準(zhǔn)溫濕度狀態(tài) 1類 :溫度20±1℃ 相對濕度 65±2%rh
標(biāo)準(zhǔn)溫濕度狀態(tài) 2類 :溫度20±2℃ 相對濕度 65±2%rh
標(biāo)準(zhǔn)溫濕度狀態(tài) 3類 :溫度20±2℃ 相對濕度 65±5%rh
常溫常濕:溫度 20±15℃ 相對濕度 65±20%rh
濕(干)球溫度(Wet-bulb temperature)"tw"
與外部隔熱的系統(tǒng)內(nèi)氣體與液體接觸,氣體傳導(dǎo)給液體一定的熱量,其受熱液體部分蒸發(fā),氣體的溫度,濕度以及液溫均無變化時的液溫(tw℃)為其時的氣體狀態(tài)的濕球溫度。即其時的氣體溫度(t℃)為干球溫度(化學(xué)工學(xué)詞典)
斷熱飽和溫度(Adiabatic Saturation temperature)"ts"
空氣在斷熱的狀態(tài)下與水接觸,稱為與水溫相同的飽和空氣。此時的溫度為斷熱飽和溫度。
※濕球溫度計的濕球感熱部的表面的水分進行蒸發(fā)奪取潛熱,與周圍的空氣進行熱5m/sec以上時即可與斷熱飽和溫度相同。
水分活性(water activity)"Aw"
食品中所含的水分,與自由水區(qū)別開來,以結(jié)晶水的形態(tài)自由吸放。以前計算食品水分含水量的方式是將食品進行干燥比較其重量,zui近采用熱力學(xué)的方法使用自由水和自由度來表示水分活性的觀點是比較合理方法,其值為Aw。
顯熱"kcal/kg’"
隨著物體溫度的升降,干燥空氣1kg所出入的熱量/溫度相當(dāng)于○0.24T顯熱,0.24即為干燥空氣的重量比熱(kcal/kg℃)。
潛熱"kcal/kg’"
物體的蒸發(fā),凝聚相互變化時,即使出入的熱量/溫度的升降發(fā)生變化,其出入的熱量不變。溫度T的水蒸氣1kg的潛熱(597.3+0.44T)。597.3是蒸氣的氣化潛熱。 熱函
即物體的保有熱量的總量。
熱水分比"μ"
不飽和空氣從其他物體(例如其他空氣,水,水蒸氣等)上得到熱和水分時,其空氣的熱函變化量⊿i和濕度的變化量⊿X的比
μ=⊿i/⊿X
霧氣
飽和空氣中混有水滴的狀態(tài)。
含雪空氣
飽和空氣中混有雪和冰的狀態(tài)。
比重量"γ"
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(溫度0℃、壓力760mmHg、重力加速度g=980、665cm/S2)的比重量γ為1.293kg/Nm3。空氣中水分的重量約為1~2%。當(dāng)然,隨著濕度壓力而變化,空調(diào)方面較多以濕氣的比1.2kg/m3來計算。
比容積
干燥空氣1kg所含濕氣的容積。濕比重量的逆數(shù)。由此,1/1.2=0.833m3/kg〔DA〕,在此,kg〔DA〕表示的是干燥空氣1kg。
比熱"Cp"
是指濕氣溫度變化1℃時熱量的變化。
Cp=0.240+0.44χ
此時的Cp:濕氣的定壓比熱〔kcal/kg(DA)?℃〕
χ :濕氣的濕度〔kg/kg(DA)〕
顯熱比(Sensible heat factor)"SHF"
空氣的溫度及濕度變化時,針對全熱量(熱函)變化的顯熱量比率,即:SHF=(Cp*⊿t)/⊿i
此時Cp:定壓比熱
⊿i:熱函變化量
⊿t:溫度變化量
實效濕度(Effective humidity)"E"
冬季連續(xù)干燥的時間較長,為防止火災(zāi)的發(fā)生以及確認木材的干燥度所使用。
E=(1-0.7)H0+0.7H1+(0.7)(0.7)H2+??????
此時的H0:當(dāng)日的相對濕度
H1:前日的相對濕度
H2:前前日的相對濕度力。
濕度
在計量法中規(guī)定,濕度定義為“物象狀態(tài)的量”。日常生活中所指的濕度為相對濕度,%rh表示。總言之,即氣體中(通常為空氣中)所含水蒸氣量(水蒸氣壓)與其空氣相同情況下飽和水蒸氣量(飽和水蒸氣壓)的百分比。
濕度測量的歷史
濕度和溫度很久以前就與生活存在著密切的關(guān)系,但用數(shù)量來進行表示較為困難。濕度計測的歷史可以追溯到中國的天秤型(公元前179年)為zui早的濕度計測。(溫度計測可追溯到記載的希臘時代的溫度計。)
濕度(Absolute humidity)
單位體積(1m3)的氣體中含有水蒸氣的質(zhì)量(g)。
表示∶D=g/m3
但是,即使水蒸氣量相同,由于溫度和壓力的變化氣體體積也要發(fā)生變化,即濕度D發(fā)生變化。D為容積基準(zhǔn)。
相對濕度(Relative humidity)
氣體中的水蒸氣壓(e)與其氣體的飽和水蒸氣壓(es)的比/用百分比表示。
表示∶rh=e/es×100%
但是,溫度和壓力的變化導(dǎo)致飽和水蒸氣壓的變化,rh也將隨之而變化。
飽和水蒸氣壓(Saturation Vapor Pressure)
氣體中所含水蒸氣的量是有限度的,達到限度的狀態(tài)即可稱之為飽和,此時的水蒸氣壓即稱為飽和水蒸氣壓。此物理量亦隨著溫度,壓力的變化而變化,并且,0℃以下即使同一濕度,與水共存的飽和水蒸氣壓(esw)和與冰共存的飽和水蒸氣壓(esi)的值不同,通常所采用的是與水共存的飽和水蒸氣壓(esw)。各溫度對應(yīng)的飽和水蒸氣壓表JIS-Z-8806在卷末記載。
露點(Dew Point)
溫度較高的氣體其所含水蒸氣也較多,將此氣冷卻后,其所含水蒸氣的量即使不發(fā)生變化,相對濕度增加,當(dāng)達到一定溫度時相對rh達到100%飽和,此時,繼續(xù)進行冷卻的話,其中一部分的水蒸氣將凝聚成露。此時的溫度即為露點溫度(Dew Point Temperature)。露點在0℃以下結(jié)冰時即為霜點(Frost Point)。
不快指數(shù)"THI "(temperature humidity index)
不快指數(shù)這一術(shù)語,流行于表示居住環(huán)境,始用于1959年美國*。表示為:THI=(乾球溫度td+濕球溫度tw)×0.72+40.6,此數(shù)據(jù)70~75為半數(shù)不快,80以上基本上為全員不快,zui近,市場上有不快指數(shù)計在得以銷售。
實效溫度(Effective Temperature)
不快指數(shù)是人體可感知的指數(shù)的簡易表示方式,隨著zui近空氣調(diào)和技術(shù)的發(fā)展,溫度,濕度以外,又導(dǎo)入了風(fēng)速等人間可感知的項目,從而創(chuàng)造了這個術(shù)語。與不快指數(shù)的差異不大,其變化較為接近。
等價溫度(Equivalent-Warmth)
包含實效溫度的要素(溫度,濕度,氣流)以及輻射等4要素的術(shù)語。
混合比"X"(humidity mixing ratio)
對于1kg水蒸氣以下的空氣(干燥空氣),包含Xkg比例的水蒸氣,其質(zhì)量的比例X(kg/kg)為混合比,即使溫度壓力和體積發(fā)生變化,只要水蒸氣的量不變,其混合比不變。因此,為了便于計算,在工業(yè)上將混合比稱為濕度來使用。X為重量標(biāo)準(zhǔn)。
比濕"S"(Specific humidity)
即濕氣(1kg)中所含的水蒸氣(kg)。kg/kg來表示。
比較濕度"φ"(percentage humidity)
即1kg干氣中所含水蒸氣量(濕氣的X)和同樣溫度的1kg干氣所含飽和水蒸氣量(飽和空氣的濕度Xs)的比值的100倍。
φ=X/Xs×100%或稱為飽和度(Saturation degree)即φ=0為干燥空氣,φ=100為飽和空氣。
摩爾比(molar humidity)"λ"
即水蒸氣壓和干氣的壓力比,即兩者的摩爾數(shù)的比。
飽差(saturation deficit)
即es-e或Ds-D。在論述水的蒸發(fā),干燥時用。
標(biāo)準(zhǔn)溫濕度狀態(tài)(JIS-8703)
標(biāo)準(zhǔn)濕度狀態(tài) 1級 :相對濕度 65±2%rh
標(biāo)準(zhǔn)濕度狀態(tài) 2級 :相對濕度 65±5%rh
標(biāo)準(zhǔn)濕度狀態(tài) 3級 :相對濕度 65±20%rh
通常3級濕度狀態(tài)為常濕。
標(biāo)準(zhǔn)溫濕度狀態(tài) 1類 :溫度20±1℃ 相對濕度 65±2%rh
標(biāo)準(zhǔn)溫濕度狀態(tài) 2類 :溫度20±2℃ 相對濕度 65±2%rh
標(biāo)準(zhǔn)溫濕度狀態(tài) 3類 :溫度20±2℃ 相對濕度 65±5%rh
常溫常濕:溫度 20±15℃ 相對濕度 65±20%rh
濕(干)球溫度(Wet-bulb temperature)"tw"
與外部隔熱的系統(tǒng)內(nèi)氣體與液體接觸,氣體傳導(dǎo)給液體一定的熱量,其受熱液體部分蒸發(fā),氣體的溫度,濕度以及液溫均無變化時的液溫(tw℃)為其時的氣體狀態(tài)的濕球溫度。即其時的氣體溫度(t℃)為干球溫度(化學(xué)工學(xué)詞典)
斷熱飽和溫度(Adiabatic Saturation temperature)"ts"
空氣在斷熱的狀態(tài)下與水接觸,稱為與水溫相同的飽和空氣。此時的溫度為斷熱飽和溫度。
※濕球溫度計的濕球感熱部的表面的水分進行蒸發(fā)奪取潛熱,與周圍的空氣進行熱5m/sec以上時即可與斷熱飽和溫度相同。
水分活性(water activity)"Aw"
食品中所含的水分,與自由水區(qū)別開來,以結(jié)晶水的形態(tài)自由吸放。以前計算食品水分含水量的方式是將食品進行干燥比較其重量,zui近采用熱力學(xué)的方法使用自由水和自由度來表示水分活性的觀點是比較合理方法,其值為Aw。
顯熱"kcal/kg’"
隨著物體溫度的升降,干燥空氣1kg所出入的熱量/溫度相當(dāng)于○0.24T顯熱,0.24即為干燥空氣的重量比熱(kcal/kg℃)。
潛熱"kcal/kg’"
物體的蒸發(fā),凝聚相互變化時,即使出入的熱量/溫度的升降發(fā)生變化,其出入的熱量不變。溫度T的水蒸氣1kg的潛熱(597.3+0.44T)。597.3是蒸氣的氣化潛熱。 熱函
即物體的保有熱量的總量。
熱水分比"μ"
不飽和空氣從其他物體(例如其他空氣,水,水蒸氣等)上得到熱和水分時,其空氣的熱函變化量⊿i和濕度的變化量⊿X的比
μ=⊿i/⊿X
霧氣
飽和空氣中混有水滴的狀態(tài)。
含雪空氣
飽和空氣中混有雪和冰的狀態(tài)。
比重量"γ"
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(溫度0℃、壓力760mmHg、重力加速度g=980、665cm/S2)的比重量γ為1.293kg/Nm3。空氣中水分的重量約為1~2%。當(dāng)然,隨著濕度壓力而變化,空調(diào)方面較多以濕氣的比1.2kg/m3來計算。
比容積
干燥空氣1kg所含濕氣的容積。濕比重量的逆數(shù)。由此,1/1.2=0.833m3/kg〔DA〕,在此,kg〔DA〕表示的是干燥空氣1kg。
比熱"Cp"
是指濕氣溫度變化1℃時熱量的變化。
Cp=0.240+0.44χ
此時的Cp:濕氣的定壓比熱〔kcal/kg(DA)?℃〕
χ :濕氣的濕度〔kg/kg(DA)〕
顯熱比(Sensible heat factor)"SHF"
空氣的溫度及濕度變化時,針對全熱量(熱函)變化的顯熱量比率,即:SHF=(Cp*⊿t)/⊿i
此時Cp:定壓比熱
⊿i:熱函變化量
⊿t:溫度變化量
實效濕度(Effective humidity)"E"
冬季連續(xù)干燥的時間較長,為防止火災(zāi)的發(fā)生以及確認木材的干燥度所使用。
E=(1-0.7)H0+0.7H1+(0.7)(0.7)H2+??????
此時的H0:當(dāng)日的相對濕度
H1:前日的相對濕度
H2:前前日的相對濕度力。
1.選擇測量范圍
和測量重量、溫度一樣,選擇濕度傳感器首先要確定測量范圍。除了氣象、科研部門外,搞溫、濕度測控的一般不需要全濕程(0-100%RH)測量。在當(dāng)今的信息時代,傳感器技術(shù)與計算機技術(shù)、自動控制拄術(shù)緊密結(jié)合著。測量的目的在于控制,測量范圍與控制范圍合稱使用范圍。當(dāng)然,對不需要搞測控系統(tǒng)的應(yīng)用者來說,直接選擇通用型濕度儀就可以了。下面列舉一些應(yīng)用領(lǐng)域?qū)穸葌鞲衅魇褂脺囟取穸鹊牟煌螅┦褂谜邊⒖肌S脩舾鶕?jù)需要向傳感器生產(chǎn)廠提出測量范圍,生產(chǎn)廠優(yōu)先保證用戶在使用范圍內(nèi)傳感器的性能穩(wěn)定一致,求得合理的性能價格比,對雙方來講是一件相得益彰的事情。
2、選擇測量精度
和測量范圍一樣,測量精度同是傳感器zui重要的指標(biāo)。每提高—個百分點.對傳感器來說就是上一個臺階,甚至是上一個檔次。因為要達到不同的精度,其制造成本相差很大,售價也相差甚遠。例如進口的1只廉價的濕度傳感器只有幾美元,而1只供標(biāo)定用的全濕程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濕度傳感器的精度的。如中、低溫段(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濕度傳感器.其示值還要考慮溫度漂移的影響。*,相對濕度是溫度的函數(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)。使用場合如果難以做到恒溫,則提出過高的測濕精度是不合適的。因為濕度隨著溫度的變化也漂忽不定的話,奢談測濕精度將失去實際意義。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濕度傳感器的緣故。
多數(shù)情況下,如果沒有的控溫手段,或者被測空間是非密封的,±5%RH的精度就足夠了。對于要求控制恒溫、恒濕的局部空間,或者需要隨時跟蹤記錄濕度變化的場合,再選用±3%RH
以上精度的濕度傳感器。與此相對應(yīng)的溫度傳感器.其測溫精度須足±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。國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心濕度室的文章認為:“相對濕度測量儀表,即使在20—25℃下,要達到2%RH的準(zhǔn)確度仍是很困難的。”
3、考慮時漂和溫漂
幾乎所有的傳感器都存在時漂和溫漂。由于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)廠商會標(biāo)明1次標(biāo)定的有效使用時間為1年或2年,到期負責(zé)重新標(biāo)定。請使用者在選擇傳感器時考慮好日后重新標(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)問屬。
選擇濕度傳感器要考慮應(yīng)用場合的溫度變化范圍,看所選傳感器在溫度下能否正常工作,溫漂是否超出設(shè)計指標(biāo)。要提醒使用者注意的是:電容式濕度傳感器的溫度系數(shù)α是個變量,它隨使用溫度、濕度范圍而異。這是因為水和高分子聚合物的介電系數(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)。電容式濕度傳感器在常溫、中濕段的溫度系數(shù)zui小,5-25℃時,中低濕段的溫漂可忽略不計。但在高溫高濕區(qū)或負溫高濕區(qū)使用時,就一定要考慮溫漂的影響,進行必要的補償或訂正。
和測量重量、溫度一樣,選擇濕度傳感器首先要確定測量范圍。除了氣象、科研部門外,搞溫、濕度測控的一般不需要全濕程(0-100%RH)測量。在當(dāng)今的信息時代,傳感器技術(shù)與計算機技術(shù)、自動控制拄術(shù)緊密結(jié)合著。測量的目的在于控制,測量范圍與控制范圍合稱使用范圍。當(dāng)然,對不需要搞測控系統(tǒng)的應(yīng)用者來說,直接選擇通用型濕度儀就可以了。下面列舉一些應(yīng)用領(lǐng)域?qū)穸葌鞲衅魇褂脺囟取穸鹊牟煌螅┦褂谜邊⒖肌S脩舾鶕?jù)需要向傳感器生產(chǎn)廠提出測量范圍,生產(chǎn)廠優(yōu)先保證用戶在使用范圍內(nèi)傳感器的性能穩(wěn)定一致,求得合理的性能價格比,對雙方來講是一件相得益彰的事情。
2、選擇測量精度
和測量范圍一樣,測量精度同是傳感器zui重要的指標(biāo)。每提高—個百分點.對傳感器來說就是上一個臺階,甚至是上一個檔次。因為要達到不同的精度,其制造成本相差很大,售價也相差甚遠。例如進口的1只廉價的濕度傳感器只有幾美元,而1只供標(biāo)定用的全濕程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濕度傳感器的精度的。如中、低溫段(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濕度傳感器.其示值還要考慮溫度漂移的影響。*,相對濕度是溫度的函數(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)。使用場合如果難以做到恒溫,則提出過高的測濕精度是不合適的。因為濕度隨著溫度的變化也漂忽不定的話,奢談測濕精度將失去實際意義。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濕度傳感器的緣故。
多數(shù)情況下,如果沒有的控溫手段,或者被測空間是非密封的,±5%RH的精度就足夠了。對于要求控制恒溫、恒濕的局部空間,或者需要隨時跟蹤記錄濕度變化的場合,再選用±3%RH
以上精度的濕度傳感器。與此相對應(yīng)的溫度傳感器.其測溫精度須足±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。國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心濕度室的文章認為:“相對濕度測量儀表,即使在20—25℃下,要達到2%RH的準(zhǔn)確度仍是很困難的。”
3、考慮時漂和溫漂
幾乎所有的傳感器都存在時漂和溫漂。由于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)廠商會標(biāo)明1次標(biāo)定的有效使用時間為1年或2年,到期負責(zé)重新標(biāo)定。請使用者在選擇傳感器時考慮好日后重新標(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)問屬。
選擇濕度傳感器要考慮應(yīng)用場合的溫度變化范圍,看所選傳感器在溫度下能否正常工作,溫漂是否超出設(shè)計指標(biāo)。要提醒使用者注意的是:電容式濕度傳感器的溫度系數(shù)α是個變量,它隨使用溫度、濕度范圍而異。這是因為水和高分子聚合物的介電系數(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)。電容式濕度傳感器在常溫、中濕段的溫度系數(shù)zui小,5-25℃時,中低濕段的溫漂可忽略不計。但在高溫高濕區(qū)或負溫高濕區(qū)使用時,就一定要考慮溫漂的影響,進行必要的補償或訂正。
隨著時代的發(fā)展,科研、農(nóng)業(yè)、暖通、紡織、機房、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。
下列此文供大家參考。
一、濕度傳感器的分類及感濕特點
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。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。
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:
1、精度和長期穩(wěn)定性
濕度傳感器的精度應(yīng)達到±2%~±5%RH,達不到這個水平很難作為計量器具使用,濕度傳感器要達到±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。
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償式。采用單片機軟件補償,或無溫度補償?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償?shù)男Ч蔷€性的溫漂往往補償不出較好的效果,只有采用硬件溫度跟隨性補償才會獲得真實的補償效果。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,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。
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。
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。
二、對濕度傳感器性能作初步判斷的幾種方法
在濕度傳感器實際標(biāo)定困難的情況下,可以通過一些簡便的方法進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))進行測試,并恢復(fù)到正常狀態(tài)下檢測和實驗前的記錄作比較,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。
三、對市場上濕度傳感器產(chǎn)品的幾點分析
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)品采用單片機補償修正,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。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,但塵埃環(huán)境下,陶瓷細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,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。
氯化鋰濕敏電阻,具有zui突出的優(yōu)點是長期穩(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)品可以達到較高的精度,穩(wěn)定性強是產(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。
下列此文供大家參考。
一、濕度傳感器的分類及感濕特點
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。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。
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:
1、精度和長期穩(wěn)定性
濕度傳感器的精度應(yīng)達到±2%~±5%RH,達不到這個水平很難作為計量器具使用,濕度傳感器要達到±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。
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償式。采用單片機軟件補償,或無溫度補償?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償?shù)男Ч蔷€性的溫漂往往補償不出較好的效果,只有采用硬件溫度跟隨性補償才會獲得真實的補償效果。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,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。
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。
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。
二、對濕度傳感器性能作初步判斷的幾種方法
在濕度傳感器實際標(biāo)定困難的情況下,可以通過一些簡便的方法進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))進行測試,并恢復(fù)到正常狀態(tài)下檢測和實驗前的記錄作比較,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。
三、對市場上濕度傳感器產(chǎn)品的幾點分析
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)品采用單片機補償修正,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。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,但塵埃環(huán)境下,陶瓷細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,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。
氯化鋰濕敏電阻,具有zui突出的優(yōu)點是長期穩(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)品可以達到較高的精度,穩(wěn)定性強是產(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。