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濕度精密測量的探討

作者:CEO 時間:2023-01-09

信息摘要:摘要:本文對新型的電容、電導和熱傳導濕度傳感器及經典的干、濕球溫濕度計進行了評述,研制了新的干、濕溫差溫濕度計,提出了以溫度標定替代濕度標定的方法。關鍵詞:濕度傳感器濕度標定干、濕溫差溫濕度計1.濕度測量的現狀我們在濕度的測量與控制的工作中,了解到新一代的電容、電導和熱傳導濕度傳感器已達到了商品化的實用程度。這些濕度傳感器均采用了現代半導體技術和微處理器技術...

濕度精密測量的探討

濕度精密測量的探討

  摘要:本文對新型的電容、電導和熱傳導濕度傳感器及經典的干、濕球溫濕度計進行了評述,研制了新的干、濕溫差溫濕度計,提出了以溫度標定替代濕度標定的方法。

  

  關鍵詞:濕度傳感器濕度標定干、濕溫差溫濕度計

 ?。保疂穸葴y量的現狀

  我們在濕度的測量與控制的工作中,了解到新一代的電容、電導和熱傳導濕度傳感器已達到了商品化的實用程度。這些濕度傳感器均采用了現代半導體技術和微處理器技術,使器件的非線性得到了完善的修正,并出現了低能耗一體化測量模塊,實現各種智能化的測控功能。現在市售的各種濕度傳感器,大部分為進口產品,如深圳光之神公司推出的HIS型濕敏電容及其濕度變送器,設計比較精巧,可實現相對濕度、絕對濕度、露點三個熱力學參數的快速測量,達到的測量精度,穩定性和重現性也較好,但在抗結露能力(防水浸)和抗污染氣氛(酒精、煤氣、化肥、農藥等)方面各有不同。電導性陶瓷燒結的濕敏傳感器性能良好,長沙華鵬公司自行研制和配套生產的濕度傳感器,標定A,達到了可在水中長時間泡浸的水平。這些濕度傳感器代表了現代濕度傳感器的方向,經典的溫濕球濕度表,毛發濕度計等是不可能與之相媲美的。

  我們在一家儀器商店考察了各種不同廠商生產的濕度計,發現沒有一臺數字式濕度計(大多是濕敏電容傳感器)與經典的溫濕球溫濕度表的濕度測量結果相一致,且誤差在以上,有的甚至在以上。同一廠家生產的同一型號的產品,濕度測量結果也不完全一致,只是相差較小。

  

  由以上分析可知,由于半導體技術、計算機技術的飛速發展,已使新型的濕度傳感器達到了可以商品化生產的實用程度。然而,尚有以下三個方面的問題:

 ?、僭跇硕ǚ矫?,必須有專用的濕度標定儀器,不能象經典的溫濕球那樣只進行溫度標定。

 ?、谠谑褂梅矫孳姡鞣N新型濕度傳感器都不能覆蓋全部使用范圍,需要使用者進行適當選擇,從而限制了市場的進一步擴大。

  ③在原理方面,新型濕度傳感器是利用各種材料對濕度的敏感程度進行間接測量的,而不能象經典的溫濕球濕度表那樣,用熱力學定義進行直接測量,并已為廣大使用者所熟知,可信度好。

  為此,我們開展了一種新濕度傳感器的研制。

  2.新型干濕溫差濕度計的研制

  我們從熱力學對相對濕度(RH)的定義出發,根據經典的干、濕球溫濕度計的測量方法,利用微電子技術和單片機技術,實現了濕度的智能化測量。

  

  新型濕度計的測量精度,取決于溫度傳感器(1)和溫度傳感器(2)的對稱性,要求兩支溫度傳感器完全一致。利用現有的測溫傳感器,熱電阻、半導體等不難做到只有0.01℃的誤差,使濕度測量有可能達到較高的精度要求。我們用溫度傳感器(2)測出濕球的溫度,用溫度傳感器(1)測出環境溫度,并將兩個溫度值送入單片機,按熱力學對濕度的定義進行數據處理,計算測量環境的溫度、濕度值,并以數字量的形式輸出。

  測試結果表明,新型干、濕球溫濕度計具有以下特點:

 ?、贉y量精度高,可達水平,可作濕度標定之用;

 ?、谟脺囟葮硕?,替代濕度標定,標定精確、容易;

 ?、蹖崿F了數字化,可直接讀數,從而克服了經典的干、濕球溫濕度計不能直接讀數和無電信號輸出等缺點;

 ?、芸尚哦雀?,穩定性好。這種測量方法基于相對濕度的熱力學定義,測量結果完全符合國家干、濕溫差濕度標準。

  這種新型濕度計,可作為濕度的標定儀器,亦可廣泛應用于氣象、人工環境實驗室,作為濕度精密測量和控制之用。

  3.結論

  本文提出的新型干濕球濕度計,吸取經典的干、濕球溫濕度計的測溫原理,克服了不能直接讀數的缺點,同時又解決了目前已商品化的各種測濕儀器測量精度低、穩定性差,抗干擾能力弱等諸多問題,是目前測濕方法中易于標定、高精度、高穩定性、高可靠性的全新測溫、測濕儀器,具有廣泛的應用前景。

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