湿度传感器那点事儿

2018-08-24
关注

人类的生存和社会活动与湿度密切相关。随着现代化的发展,很难找出一个与湿度无关的领域来。由于应用领域不同,对湿度传感器的技术要求也不同。


从制造角度看,同是湿度传感器,材料、结构不同,工艺不同,其性能和技术指标(像精度方面)有很大差异,因而价格也相差甚远。


对使用者来说,选择湿度传感器时,首先要搞清楚需要什么样的传感器;在自己的财力允许的情况下选购何种档次的产品,权衡好“需要与可能”的关系,不至于盲目行事。这里分享几个值得注意的问题。



1

测量范围


和测量重量、温度一样,选择湿度传感器首先要确定测量范围。除了气象、科研部门外,搞温、湿度测控的一般不需要全湿程(0-100%RH)测量。在当今的信息时代,传感器技术与计算机技术、自动控制技术紧密结合着。测量的目的在于控制,测量范围与控制范围合称使用范围。当然,对不需要搞测控系统的应用者来说,直接选择通用型湿度仪就可以了。


2

测量精度


和测量范围一样,测量精度同是传感器最重要的指标。每提高—个百分点.对传感器来说就是上一个台阶,甚至是上一个档次。因为要达到不同的精度,其制造成本相差很大,售价也相差甚远。例如进口的1只廉价的湿度传感器只有几美元,而1只供标定用的全湿程湿度传感器要几百美元,相差近百倍。所以使用者一定要量体裁衣,不宜盲目追求“高、精、尖”。


生产厂商往往是分段给出其湿度传感器的精度的。如中、低湿段(0一80%RH)为±2%RH,而高湿段(80—100%RH)为±4%RH,而且此精度是在某一指定温度下(如25℃)的值。如在不同温度下使用湿度传感器,其示值还要考虑温度漂移的影响。


众所周知,相对湿度是温度的函数,温度严重地影响着指定空间内的相对湿度。温度每变化0.1℃,将产生0.5%RH的湿度变化(误差)。使用场合如果难以做到恒温,则提出过高的测湿精度是不合适的。因为湿度随着温度的变化也漂忽不定的话,奢谈测湿精度将失去实际意义。所以控湿首先要控好温,这就是大量应用的往往是温湿度—体化传感器而不单纯是湿度传感器的缘故。


多数情况下,如果没有精确的控温手段,或者被测空间是非密封的,±5%RH的精度就足够了。对于要求精确控制恒温、恒湿的局部空间,或者需要随时跟踪记录湿度变化的场合,再选用±3%RH以上精度的湿度传感器。与此相对应的温度传感器,其测温精度须足±0.3℃以上,起码是±0.5℃的。而精度高于±2%RH的要求恐怕连校准传感器的标准湿度发生器也难以做到,更何况传感器自身了。国家标准物质研究中心湿度室的文章认为:“相对湿度测量仪表,即使在20—25℃下,要达到2%RH的准确度仍是很困难的。”


电容式湿度传感器

电容式湿度传感器,是湿度传感器中常用的一种仪器,它是以高分子湿度湿敏电容器为基本感湿元件,利用单片机对测量结果进行分析处理、显示和远距离传输,测量准确度达±2.5%。


电容式湿度传感器的工作原理

电容式湿度传感器主要由湿敏电容和转换电路两部分组成。它由玻璃底衬、下电极、湿敏材料、上电极几部分组成。两个下电极与湿敏材料,上电极构成的两个电容成串联连接。


湿敏材料是一种高分子聚合物,它的介电常数随着环境的相对湿度变化而变化。当环境湿度发生变化时,湿敏元件的电容量随之发生改变,即当相对湿度增大时,湿敏电容量随之增大,反之减小(电容量通常在48~56pf间)。传感器的转换电路把湿敏电容变化量转换成电压量变化,对应于相对湿度0~100%RH的变化,传感器的输出呈0~1v的线性变化。


北陆电气工业株式会社(HOKURIKU,简称HDK)开发了2.0×2.0×0.75mm的超小、薄型、可测定0%~100%RH大范围湿度的电容式湿度传感器。


关于HDK

富士通电子旗下代理品牌 HDK,自1943年创业以来,以生产各种电阻为龙头,陆续开发,生产了电子元器件、电路基板、传感器、压电零件、电路模块等产品。


该公司旨在“挑战创造世间之所无,用产品制造掀起技术革新”,以实现企业的社会责任作为重要课题,秉承创业之初“制造精品,造福社会”的精神, 建设“传感器与智能制造的HOKURIKU”,争取获得社会的广泛信赖。


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