如何選擇濕度傳感器
如何選擇濕度傳感器:
一、濕度傳感器產品應用選型
隨著時代的發(fā)展,科研、農業(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,對產品質量的
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條件之一。濕度傳感器產品
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
雜的技術問題。
二、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,產品的基本形式都為在基片涂覆感濕材料形成感濕膜??諝庵械乃羝接诟袧癫?br>
料后,元件的阻抗、介質常數(shù)發(fā)生很大的變化,從而制成濕敏元件。
國內外各廠家的濕度傳感器產品水平不一,質量價格都相差較大,用戶如何選擇性能價格比*優(yōu)的理想產品確有一定難度,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,會產生老化,精度下降,濕度傳感器的精度水平要結合其長期穩(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量的頭等問題,年漂移量控制在1%RH水平的產品很少,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,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?br>
感器是保證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(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定的,精度無法保證,因其要求環(huán)境條件非常嚴格,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備時,通常用簡單的飽和鹽溶液檢定法,并測量其溫度。
三、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。若進一步檢測,可在24h內間隔一段時間記錄,**內一般都有高、中、低3種
濕度和溫度情況,可以較**地觀察產品的一致性和穩(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、重復性、升濕脫濕性能,以及分辨率,產品的*高量程等。
3、對產品作開盒和關盒兩種情況的測試。比較是否一致,觀察其熱效應情況。
4、對產品在高溫狀態(tài)和低溫狀態(tài)(根據(jù)說明書標準)進行測試,并恢復到正常狀態(tài)下檢測和實驗前的記錄作比較,考查產品的
溫度適應性,并觀察產品的一致性情況。
產品的性能*終要依據(jù)質檢部門正規(guī)完備的檢測手段。利用飽和鹽溶液作標定,也可使用品牌產品作比對檢測,產品還應進行
長期使用過程中的長期標定才能較**地判斷濕度傳感器的質量。
四、對市場上濕度傳感器產品的幾點分析
國內市場上出現(xiàn)了不少國內外濕度傳感器產品,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)點在于響應速度快、體積小、線性度好、較穩(wěn)定,國外有些產品還具備高溫工作性能。但是達到上述性
能的產品多為國外品牌,價格都較昂貴。市場上出售的一些電容式濕敏元件低價產品,往往達不到上述水平,線性度、一致性和
重復性都不甚理想,30%RH以下,80%RH以上感濕段變形嚴重。有些產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構"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*突出的優(yōu)點是長期穩(wěn)定性極強,因此通過嚴格的工藝制作,制成的儀表和傳感器產品可以達到較高
的精度,穩(wěn)定性強是產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。
五、用戶選用須知
用戶選用溫濕度傳感傳感器時,應該對供貨單位或供貨廠家有所了解,由于濕度傳感器一般用戶難以進行檢測,沒有標準的
濕度檢測設備,所以應考察生產廠家的生產設施和生產許可證,特別是生產廠家無正規(guī)的檢測設備(一般溫濕度檢測設備約百萬
元左右),沒有正規(guī)檢測設備如何能生產出合格的產品?這是購買溫濕度傳感器應特別注意的地方。
總之,人們使用濕度傳感器的時間越長,認識就會越深入和**。同時,也對產品提出新的要求,這給產品帶來了新的機遇,推
動這項技術不斷向新的高度發(fā)展。我們相信,濕度傳感器產品會在應用領域發(fā)揮越來越重要的作用。