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保持濕度傳感器高精度的常用方法
  • 發(fā)布日期:2025-04-18      瀏覽次數(shù):551
    • 精度(Accuracy)即測(cè)量的準(zhǔn)確度,指被測(cè)量對(duì)象的測(cè)量值之間的一致程度,及與其“真實(shí)值"的接近程度。在實(shí)際應(yīng)用中,濕度傳感器的精度會(huì)受到各種因素的影響,從而偏離原來(lái)的值,故高精度并非“一勞永逸",它會(huì)變化的。

      羅卓尼克(Rotronic)濕度傳感器被廣泛應(yīng)用于不同的行業(yè),如制藥、半導(dǎo)體、暖通、數(shù)據(jù)中心、氣象、農(nóng)業(yè)等。它們能夠取得客戶的信賴,全憑自身過(guò)硬的“本事"——測(cè)量精確。但隨著時(shí)間的推移,傳感器會(huì)受到不同因素的影響,導(dǎo)致測(cè)量漂移,那么如何在應(yīng)用中保持羅卓尼克濕度傳感器的高精度,咱們一起來(lái)探討下。

      認(rèn)識(shí)濕度傳感器

      羅卓尼克濕度傳感器采用電容式測(cè)量方法測(cè)定空氣中的濕度。傳感器元件由不同的層組成,并且會(huì)根據(jù)主要應(yīng)用的不同而開(kāi)發(fā)不一樣的層。

      外層是特氟龍材質(zhì),帶5微米的小孔,用作防止污染的防護(hù)層,上面會(huì)印制關(guān)于此傳感器的重要信息,如生產(chǎn)年份、中間批號(hào)以及傳感器類型等,最后四位數(shù)字表示以0.1PF為單位的電容。當(dāng)更換傳感器時(shí),需要確保更換的傳感器具有盡可能高的電容,否則會(huì)出現(xiàn)測(cè)量錯(cuò)誤。

      特氟龍保護(hù)層下有兩個(gè)電極,兩者之間插入聚合物HT-1或IN-1(吸濕介電層),其吸收水蒸氣的量因環(huán)境濕度不同而不同,這會(huì)改變電容器(濕度傳感器)的電容量,據(jù)此可以確定濕度。

      影響濕度傳感器精度的因素

      工作的溫度范圍、校準(zhǔn)不確定性、長(zhǎng)期漂移和環(huán)境污染物等因素在決定設(shè)備真正的長(zhǎng)期性能(測(cè)量精確)方面都起著至關(guān)重要的作用。

      1.溫度范圍內(nèi)精度變化

      參數(shù)表上的精度規(guī)格是僅在特定溫度范圍內(nèi)有效。例如,23°C或20°C±5°C范圍內(nèi)精度為±0.8%rh,如果在參數(shù)范圍外使用儀器,其精度可能會(huì)降低。這是因?yàn)橄鄬?duì)濕度探頭對(duì)溫度敏感,其性能受到環(huán)境溫度變化的影響。所以,在使用過(guò)程中,要注意溫度是否偏離了校準(zhǔn)溫度,否則可能會(huì)造成濕度傳感器的精度下降。

      羅卓尼克的濕度傳感器具有自動(dòng)溫度補(bǔ)償功能,以在寬范圍的溫度條件下保持準(zhǔn)確的測(cè)量。傳感器內(nèi)置AirChip 3000電子元件,在存儲(chǔ)器中保存了一組31個(gè)表,對(duì)應(yīng)-100°C至+200?C范圍內(nèi)的溫度值。每個(gè)表都含有以1%rh的階躍變化在0%rh和100%rh之間的補(bǔ)償數(shù)據(jù)。結(jié)合高精度溫度測(cè)量、低功耗、低自熱設(shè)計(jì)和先進(jìn)的電子元件,羅卓尼克HygroClip傳感器可以在廣泛的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確的相對(duì)濕度和溫度測(cè)量。

      2.潛在挑戰(zhàn)-長(zhǎng)期飄移

      于電子元件老化、機(jī)械磨損和污染物(灰塵、顆?;蚧瘜W(xué)蒸汽)積聚等因素影響,傳感器讀數(shù)隨著時(shí)間的推移而變化,產(chǎn)生漂移。濕度傳感器類似“空氣呼吸器",所以更容易受到環(huán)境影響。

      當(dāng)漂移超過(guò)3%rh時(shí),Rotronic建議更換傳感器,因?yàn)閭鞲衅髦髸?huì)漂移得越來(lái)越快。


      羅卓尼克濕度和溫度探頭在清潔空氣中使用時(shí)的漂移為每年小于1%RH。
      3.測(cè)量的遲滯性
      傳感器的遲滯性是指在測(cè)量過(guò)程中,由于傳感器自身的慣性或響應(yīng)速度等原因,測(cè)量結(jié)果會(huì)出現(xiàn)滯后或延遲的現(xiàn)象。如果傳感器長(zhǎng)時(shí)間暴露在高濕和高溫下,傳感器滯后現(xiàn)象會(huì)增加,傳感器遲滯性過(guò)大,將會(huì)影響其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。
      保證精度的常用方法
      精度測(cè)量性能的關(guān)鍵因素
      一、調(diào)整
      上述已經(jīng)介紹羅卓尼克每個(gè)HygroClip傳感器都內(nèi)置一個(gè)微控制器AirChip3000,存儲(chǔ)有兩個(gè)表(A1%和A2%),其中包括應(yīng)用于濕度傳感器生成的原始濕度數(shù)據(jù)的校正(線性化)。每個(gè)表包含101個(gè)值(從0到100%rh,階躍變化1%rh),以實(shí)現(xiàn)濕度傳感器非常精確的線性化。表A1%為出廠默認(rèn)值。表A2%保存了用戶在調(diào)整過(guò)程中產(chǎn)生的額外校正。線性化濕度值是通過(guò)將兩個(gè)表中的相應(yīng)校正值加到原始濕度值上而獲得的。
      通常,儀器制造商推薦的調(diào)整值是以最小化線性誤差為目標(biāo)確定的。調(diào)整這些值應(yīng)能減少線性誤差。

      羅卓尼克關(guān)于調(diào)整點(diǎn)的建議:

      濕度和溫度測(cè)量的三個(gè)點(diǎn)調(diào)整可確保傳感器在不同環(huán)境條件下的精確性能。
      1.第一個(gè)調(diào)整點(diǎn)在23°C和35%rh下:該標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整點(diǎn)用于提高傳感器在典型環(huán)境條件下的基準(zhǔn)精度。在這個(gè)點(diǎn)下的調(diào)整有助于確保在溫和環(huán)境中進(jìn)行可靠的測(cè)量。
      2.第二個(gè)調(diào)整點(diǎn)在23°C和35%rh以上如 50%rh - 80%rh下:在較高濕度水平下的調(diào)整點(diǎn),如80%rh,可以提高傳感器在較高濕度條件下準(zhǔn)確測(cè)量的能力。這一步對(duì)于驗(yàn)證濕度水平升高時(shí)的性能至關(guān)重要,可確保傳感器在其工作范圍內(nèi)保持準(zhǔn)確。

      3.第三個(gè)調(diào)整點(diǎn)在23°C和35%rh以下如10%rh - 20%rh下:這個(gè)低濕度調(diào)整點(diǎn)提高了傳感器在干燥條件下的性能。低于20%rh的調(diào)整對(duì)于確認(rèn)傳感器即使在濕度很小的環(huán)境中也能檢測(cè)并報(bào)告精確的數(shù)據(jù)至關(guān)重要。

      通過(guò)使用這三個(gè)不同點(diǎn)的調(diào)整可確保傳感器的整體精度得到優(yōu)化,并在寬濕度范圍內(nèi)保持公差水平。
      選擇正確的濕度傳感器,并在安裝、維護(hù)、校準(zhǔn)、調(diào)整中運(yùn)用良好的實(shí)踐,才能在應(yīng)用中維持傳感器的長(zhǎng)期測(cè)量性能。



     
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