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應(yīng)用領(lǐng)域多元化，一文解析溫濕度傳感器技術(shù)

2021-06-22 09:13:03 來源：OFweek物聯(lián)網(wǎng) 閱讀量：5782

　　溫濕度傳感器多以溫濕度一體式的探頭作為測(cè)溫元件，將溫度和濕度信號(hào)采集出來，經(jīng)過穩(wěn)壓濾波、運(yùn)算放大、非線性校正、V/I轉(zhuǎn)換、恒流及反向保護(hù)等電路處理后，轉(zhuǎn)換成與溫度和濕度成線性關(guān)系的電流信號(hào)或電壓信號(hào)輸出，也可以直接通過主控芯片進(jìn)行485或232等接口輸出。

　　濕度測(cè)量技術(shù)來由已久。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，近代測(cè)量技術(shù)也有了飛速的發(fā)展。濕度測(cè)量從原理上劃分二、三十種之多。對(duì)濕度的表示方法有絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、露點(diǎn)、濕氣與干氣的比值(重量或體積)等等。但濕度測(cè)量始終是世界計(jì)量領(lǐng)域中的難題之一。一個(gè)看似簡(jiǎn)單的量值，深究起來，涉及相當(dāng)復(fù)雜的物理—化學(xué)理論分析和計(jì)算，初涉者可能會(huì)忽略在濕度測(cè)量中必需注意的許多因素，因而影響的合理使用。

　　常見的濕度測(cè)量方法有：動(dòng)態(tài)法(雙壓法、雙溫法、分流法)，靜態(tài)法(飽和鹽法、硫酸法)，露點(diǎn)法，干濕球法和形形色色的電子式傳感器法。

　　這里雙壓法、雙溫法是基于熱力學(xué)P、V、T平衡原理，平衡時(shí)間較長，分流法是基于絕對(duì)濕氣和絕對(duì)干空氣的精確混合。由于采用了現(xiàn)代測(cè)控手段，這些設(shè)備可以做得相當(dāng)精密，卻因設(shè)備復(fù)雜，昂貴，運(yùn)作費(fèi)時(shí)費(fèi)工，主要作為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量之用，其測(cè)量精度可達(dá)±2%RH-±1.5%RH。

　　靜態(tài)法中的飽和鹽法，是濕度測(cè)量中常見的方法，簡(jiǎn)單易行。但飽和鹽法對(duì)液、氣兩相的平衡要求很嚴(yán)，對(duì)環(huán)境溫度的穩(wěn)定要求較高。用起來要求等很長時(shí)間去平衡，低濕點(diǎn)要求更長。特別在室內(nèi)濕度和瓶?jī)?nèi)濕度差值較大時(shí)，每次開啟都需要平衡6～8小時(shí)。

　　露點(diǎn)法是測(cè)量濕空氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度，是熱力學(xué)的直接結(jié)果，準(zhǔn)確度高，測(cè)量范圍寬。計(jì)量用的精密露點(diǎn)儀準(zhǔn)確度可達(dá)±0.2℃甚至更高。但用現(xiàn)代光—電原理的冷鏡式露點(diǎn)儀價(jià)格昂貴，常和標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器配套使用。

　　干濕球法，這是18世紀(jì)就發(fā)明的測(cè)濕方法。歷史悠久，使用十分普遍。干濕球法是一種間接方法，它用干濕球方程換算出濕度值，而此方程是有條件的：即在濕球附近的風(fēng)速必需達(dá)到2.5m/s以上。普通用的干濕球溫度計(jì)將此條件簡(jiǎn)化了，所以其準(zhǔn)確度只有5～7%RH，明顯低于電子濕度傳感器。顯然干濕球也不屬于靜態(tài)法，不要簡(jiǎn)單地認(rèn)為只要提高兩支溫度計(jì)的測(cè)量精度就等于提高了濕度計(jì)的測(cè)量精度。

　　本文想強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)：第一，由于濕度是溫度的函數(shù)，溫度的變化決定性地影響著濕度的測(cè)量結(jié)果。無論那種方法，精確地測(cè)量和控制溫度是非常重要的。須知即使是一個(gè)隔熱良好的恒溫恒濕箱，其工作室內(nèi)的溫度也存在一定的梯度。所以此空間內(nèi)的濕度也難以完全均勻一致。

　　第二，由于原理和方法差異較大，各種測(cè)量方法之間難以直接校準(zhǔn)和認(rèn)定，大多只能用間接辦法比對(duì)。所以在兩種測(cè)濕方法之間相互校對(duì)全濕程(相對(duì)濕度0～100%RH)的測(cè)量結(jié)果，或者要在所有溫度范圍內(nèi)校準(zhǔn)各點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果，是十分困難的事。例如通風(fēng)干濕球濕度計(jì)要求有規(guī)定風(fēng)速的流動(dòng)空氣，而飽和鹽法則要求嚴(yán)格密封，兩者無法比對(duì)。好的辦法還是按國家對(duì)濕度計(jì)量器具檢定系統(tǒng)(標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定的傳遞方式和檢定規(guī)程去逐級(jí)認(rèn)定。

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