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濕度檢測常見的兩種方式

  • 發表時間:2016-08-09
  • 來源:

  關(guan) 於(yu) 關(guan) 於(yu) 濕度檢測常見有兩(liang) 種方式:幹濕球濕度計、電子濕度傳(chuan) 感器。

  1、濕度的定義(yi)

  比較經典的說法:空氣濕度(簡稱濕度)是表示空氣中的水汽含量和潮濕程度的物理量。

  日常生活中所指的濕度常為(wei) 相對濕度,用%RH(Relative Humidity)表示,即氣體(ti) 中的水蒸氣壓與(yu) 其氣體(ti) 的飽和水蒸氣壓的百分比,它的值顯示水蒸氣的飽和度有多高。

  溫濕度試驗箱行業(ye) 多數情況下提到濕度也是指相對濕度。

  AH:*濕度(Absolute Humidity), 單位質量或體(ti) 積空氣中所含濕氣的多少,單位g/kg或g/m3;

  SH:飽和濕度(Saturation Point Humidity) ,單位質量或體(ti) 積空氣中所能保有的*濕氣量。

  濕度的表示方式有很多種,常用的有*濕度、比濕、混合比、相對濕度和露點等。

  濕度的表達方式

  2、濕度的檢測與(yu) 分類

  對於(yu) 濕度的檢測人類發明了很多方法,根據工作原理的不同進行分類,一般有:

  1)伸縮式

  這是使用曆史較久的傳(chuan) 感器, 如最早出現的毛發濕度計。主要是根據測定材料的在不同濕度時伸縮不同進行濕度測量, 材料選用毛發、尼龍絲(si) 等。由於(yu) 毛發、尼龍絲(si) 濕度敏感元件的反應速度慢,相對濕度與(yu) 輸出位移量的變化不成線性關(guan) 係,使用的時間長久之後,易塑性變形和老化,但這種敏感元件因具有構造簡單,工作可靠,價(jia) 廉和不需要經常維護等優(you) 點,雖然精度不高(一般為(wei) ±15%),但能滿足舒適性空調等一般要求。

  毛發濕度計的構造如下圖:

  毛發濕度計構造原理圖:

  2)蒸發式

  也稱為(wei) 幹濕球濕度計,利用當大氣壓力和風速不變時,水分蒸發時必須向外界吸收熱能這一效應研製而成。方法是采用兩(liang) 個(ge) 相同的溫度傳(chuan) 感器分別放於(yu) 被測濕度場和飽和濕度場中,當空氣中的相對濕度發生變化時, 兩(liang) 個(ge) 溫度傳(chuan) 感器就會(hui) 出現差值,從(cong) 而測定空氣中的相對濕度。

  Wet-bulb Pluses:

  可靠、簡單,便於(yu) 維護,無需校準,容易判斷是否故障,僅(jin) 有兩(liang) 種典型失效情況:濕球紗布需要更換或者供水失效。濕球紗布更換的成本低廉。

  Reliable, simple technology

  Easy to maintain

  No calibration required

  Easy to determine if malfunctioning (starts reading 100%)

  Only two typical failure modes: wick needs changing or water supply is gone

  Wicks are cheap to replace

  3、露點式

  當一固體(ti) 冷卻至足以使周圍水蒸氣凝固時,固體(ti) 上麵開始結露。測出此物體(ti) 表麵的溫度,即露點溫度。獲得此量後, 再加上溫度和氣壓,就可以換算為(wei) 任何需要的濕度表示。

  4、電子式

  利用材料的電特性與(yu) 空氣中濕度變化呈現一定的關(guan) 係確定氣體(ti) 濕度。主要有:①電阻式,利用吸濕性能較好的物質吸附水汽後電阻發生變化而製得, 但由於(yu) 電阻受溫度影響較大, 固有的溫度係數使其不能工作在很寬的溫度範圍內(nei) 。②電容式,利用感濕材料吸水後介電常數發生變化而改變電容值。它與(yu) 電阻型濕度計相比有顯著的優(you) 勢:靈敏度高, 功耗低, 溫漂小, 其優(you) 良的性能受到了科學家們(men) 的普遍關(guan) 注。由於(yu) 易於(yu) 與(yu) COMS工藝相結合, 便於(yu) 實現小型化、集成化, 因此現在市麵上出售的濕度計絕大部分都是電容型的。

  某廠家總結的濕度傳(chuan) 感器的優(you) 缺點

  Solid-state Pluses:優(you) 勢

  No wick to change

  無需更換濕球紗布

  Can read humidity below freezing and above boiling (although normal chambers can't control at these conditions)

  能夠測量冰點以下及沸點以上的濕度(雖然普通試驗箱無法控製這些情況下的濕度)

  Solid-state Minuses:缺點

  Malfunction (loss of calibration) cannot be detected easily發生故障不容易發現

  Can be damaged by extreme temperatures

  極端溫度會(hui) 失效

  Can be damaged (temporary or permanent) by condensation (when operated near 100% RH)

  凝露(接近100%相對濕度時)會(hui) 導致暫時或永久失效

  Needs regular calibration (every 6 months)

  需要定期校準(每隔6個(ge) 月)

  Requires specialized equipment for proper calibration and adjustment

  需要專(zhuan) 業(ye) 的設備校準和調試

  Accuracy varies depending on temperature

  誤差隨著不同溫度而不同

  Expensive to replace

  替換昂貴

  總的來講濕度傳(chuan) 感器具有如下特點或者叫缺點:

  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,(*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。

  既然有這麽(me) 多問題,所以也就不難理解,目前為(wei) 什麽(me) 溫濕度試驗箱主流還是使用幹濕球法測量濕度,而不是使用電子式的濕度傳(chuan) 感器。看來,有時新技術並不能完全替代老辦法。:幹濕球濕度計、電子濕度傳(chuan) 感器。

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