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技術(shù)文章

選擇濕度傳感器注意的若干問題
      人類的生存和社會(huì)活動(dòng)與濕度密切相關(guān)。隨著現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)，很難找出一個(gè)與濕度無關(guān)的領(lǐng)域來。由于應(yīng)用領(lǐng)域不同，對(duì)濕度傳感器的技術(shù)要求也不同。從制造角度看，同是濕度傳感器，材料、結(jié)構(gòu)不同，工藝不同．其性能和技術(shù)指標(biāo)有很大差異，因而價(jià)格也相差甚遠(yuǎn)。對(duì)使用者來說，選擇濕度傳感器時(shí)，首先要搞清楚需要什么樣的傳感器；自己的財(cái)力允許選購(gòu)什么檔次的產(chǎn)品，權(quán)衡好 “ 需要與可能 ” 的關(guān)系，不致于盲目行事。有以下幾個(gè)問題值得注意。 

1 ．與傳統(tǒng)測(cè)濕方法的關(guān)系 
早在 18 世紀(jì)人類就發(fā)明了干濕球和毛發(fā)濕度計(jì)，而電子式濕度傳感器是近幾十年．特別是近 20 年才迅速發(fā)展起來的。新舊事物的交替與人們的觀念轉(zhuǎn)變很有關(guān)系。由于干濕球、毛發(fā)濕度計(jì)的價(jià)格仍明顯低于濕度傳感器，造成一部分人對(duì)電子濕度傳感器價(jià)格的不認(rèn)可。正好像用慣了掃帚的人改用吸塵器時(shí)，總覺得花幾百元錢買一臺(tái)吸塵器有些不上算，不如花幾元錢買把掃帚那樣心理容易平衡。 
由于傳統(tǒng)測(cè)濕方法在人們的腦海中印象太深了，一些人形成了只有干濕球濕度計(jì)才是準(zhǔn)確的固有概念。有些用戶拿干濕球濕度計(jì)來對(duì)比剛購(gòu)得的濕度傳感器，如發(fā)現(xiàn)示值不同，馬上認(rèn)為濕度傳感器不準(zhǔn)。須知干濕球的準(zhǔn)確度只有 5 ％一 7 ％ RH ，不但低于電子濕度傳感器，而且還取決于干球、濕球兩支溫度計(jì)本身的精度；濕度計(jì)必須處于通風(fēng)狀態(tài)：只有紗布水套、水質(zhì)、風(fēng)速都滿足一定要求時(shí)，才能達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度。濕度傳感器生產(chǎn)廠在產(chǎn)品出廠前都要采用標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器來逐支標(biāo)定，*常用分流式標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器來進(jìn)行標(biāo)定。所以希望用戶在需要校準(zhǔn)時(shí)也采用相同的方法，避免用準(zhǔn)確度低的器具去校準(zhǔn)或比對(duì)精度高的傳感器。 

2 、考慮時(shí)漂和溫漂 
幾乎所有的傳感器都存在時(shí)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(huì)標(biāo)明 1 次標(biāo)定的有效使用時(shí)間為 1 年或 2 年，到期負(fù)責(zé)重新標(biāo)定。請(qǐng)使用者在選擇傳感器時(shí)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。 
溫漂在上 1 節(jié)已經(jīng)提到。選擇濕度傳感器要考慮應(yīng)用場(chǎng)合的溫度變化范圍，看所選傳感器在指定溫度下能否正常工作，溫漂是否超出設(shè)計(jì)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(gè)變量，它隨使用溫度、濕度范圍而異。這是因?yàn)樗透叻肿泳酆衔锏慕殡娤禂?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)*小， 5-25 ℃ 時(shí)，中低濕段的溫漂可忽略不計(jì)。但在高溫高濕區(qū)或負(fù)溫高濕區(qū)使用時(shí)，就一定要考慮溫漂的影響，進(jìn)行必要的補(bǔ)償或訂正。 
領(lǐng)域 部門 溫度 ( ℃ ) 溫度 (%RH)
紡織 紡紗廠 23 60
織布廠 18 85
醫(yī)藥 制藥廠 10 ～ 30 50 ～ 60
手術(shù)室 23 ～ 26 50 ～ 60
輕工 印刷廠 23 ～ 27 49 ～ 51
**廠 21 ～ 24 55 ～ 65
火柴廠 18 ～ 22 50
電子 半導(dǎo)體 22 30 ～ 45
計(jì)算機(jī)房 20 ～ 30 40 ～ 70
通 訊 電纜充氣 -10 ～ 30 0 ～ 20
食 品 啤酒發(fā)酵 4 ～ 8 50 ～ 70
農(nóng)業(yè) 良種培育 15 ～ 40 40 ～ 75
人工大棚 5 ～ 40 40 ～ 100
倉(cāng)儲(chǔ) 水果冷凍 -3 ～ 5 80 ～ 90
地下菜窖 -3 ～ -1 70 ～ 80
文物保管 16 ～ 18 50 ～ 55
注：在不同領(lǐng)域的使用范圍 (%RH/ ℃ ) 
3 、選擇量測(cè)精度 
和量測(cè)范圍一樣，量測(cè)精度同是傳感器*重要的指標(biāo)。每提高 — 個(gè)百分點(diǎn)．對(duì)傳感器來說就是上一個(gè)臺(tái)階，甚至是上一個(gè)檔次。因?yàn)橐_(dá)到不同的精度，其制造成本相差很大，售價(jià)也相差甚遠(yuǎn)。例如進(jìn)口的 1 只廉價(jià)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指定溫度下 ( 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。眾所周知，相對(duì)濕度是溫度的函數(shù)，溫度嚴(yán)重地影響著指定空間內(nèi)的相對(duì)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(chǎng)合如果難以做到恒溫，則提出過高的測(cè)濕精度是不合適的。因?yàn)闈穸入S著溫度的變化也漂忽不定的話，奢談測(cè)濕精度將失去實(shí)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(cè)空間是非密封的， ±5 ％ RH 的精度就足夠了。對(duì)于要求**控制恒溫、恒濕的局部空間，或者需要隨時(shí)跟蹤記錄濕度變化的場(chǎng)合，再選用 ±3 ％ RH 以上精度的濕度傳感器。與此相對(duì)應(yīng)的溫度傳感器．其測(cè)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心濕度室的文章認(rèn)為： “ 相對(duì)濕度量測(cè)儀表，即使在 20—25 ℃ 下，要達(dá)到 2 ％ RH 的準(zhǔn)確度仍是很困難的。 ”

4 ．選擇量測(cè)范圍 
和量測(cè)重量、溫度一樣，選擇濕度傳感器首先要確定量測(cè)范圍。除了氣象、科研部門外，搞溫、濕度測(cè)控的一般不需要全濕程 (0-100 ％ RH) 量測(cè)。在當(dāng)今的信息時(shí)代，傳感器技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制拄術(shù)緊密結(jié)合著。量測(cè)的目的在于控制，量測(cè)范圍與控制范圍合稱使用范圍。當(dāng)然，對(duì)不需要搞測(cè)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?、濕度的不同要求，供使用者參?( 見表 1) 。用戶根據(jù)需要向傳感器生產(chǎn)廠提出量測(cè)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(jià)格比，對(duì)雙方來講是一件相得益彰的事情。 

5 、其它注意事項(xiàng) 
濕度傳感器是非密封性的，為保護(hù)量測(cè)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，應(yīng)盡量避免在酸性、堿性及含有機(jī)溶劑的氣氛中使用。也避免在粉塵較大的環(huán)境中使用。為正確反映欲測(cè)空間的濕度，還應(yīng)避免將傳感器安放在離墻壁太近或空氣不流通的死角處。如果被測(cè)的房間太大，就應(yīng)放置多個(gè)傳感器。 
有的濕度傳感器對(duì)供電電源要求比較高，否則將影響量測(cè)精度．或者傳感器之間相互干擾，甚至無法工作。使用時(shí)應(yīng)技要求提供合適的、符合精度要求的供電電源。 
傳感器需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸時(shí)，要注意信號(hào)的衰減問題。當(dāng)傳輸距離超過 200m 以上時(shí)，建議選用頻率輸出信號(hào)的濕度傳感器。 
由于濕敏元件都存在一定的分散性，無論進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)的傳感器都需逐支調(diào)試標(biāo)定。大多數(shù)在更換濕敏元件后需要重新調(diào)試標(biāo)定，對(duì)于量測(cè)精度比較高的濕度傳感器尤其重要。 

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