如何(he)選(xuan)用(yong)維薩(sa)拉(la)溫(wen)濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi)

  如(ru)何(he)選(xuan)用(yong)維薩(sa)拉(la)溫(wen)濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi)  

隨著(zhe)時代(dai)的發展，科(ke)研(yan)、農業、暖(nuan)通、機(ji)房、航(hang)空航(hang)天(tian)、電(dian)力等(deng)工業部門(men)，越(yue)來(lai)越(yue)需(xu)要(yao)采(cai)用(yong)傳(chuan)感(gan)器(qi)，對產品(pin)質量(liang)的要(yao)求越(yue)業(ye)越(yue)高(gao)，對環(huan)境溫(wen)、濕(shi)度的控制(zhi)以(yi)及(ji)對工業材(cai)料水份(fen)值的監(jian)測(ce)與(yu)分(fen)析都已(yi)成(cheng)為(wei)比較普(pu)遍(bian)的技術(shu)條件之(zhi)壹。產品(pin)及(ji)濕度測量屬(shu)於(yu)90年代(dai)興(xing)起(qi)的行(xing)業(ye)。如(ru)何(he)使(shi)用好(hao)維薩(sa)拉(la)溫(wen)濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi) ，如何(he)判(pan)斷維(wei)薩拉(la)溫(wen)濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi) 的性能，這對壹般(ban)用(yong)戶(hu)來(lai)講(jiang)，仍(reng)是(shi)壹件較為(wei)復雜的技術(shu)問(wen)題。

 壹、 維(wei)薩拉(la)溫(wen)濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi) 的分(fen)類(lei)及(ji)感濕特(te)點(dian)
     濕度傳(chuan)感(gan)器(qi)，分(fen)為(wei)電阻(zu)式(shi)和(he)電容式(shi)兩種(zhong)，產品(pin)的基(ji)本(ben)形式(shi)都為(wei)在(zai)基(ji)片塗覆感濕材(cai)料形成(cheng)感濕膜(mo)。空氣(qi)中(zhong)的水(shui)蒸(zheng)汽(qi)吸附於(yu)感濕(shi)材(cai)料後(hou)，元件的阻(zu)抗、介質常(chang)數發生(sheng)很(hen)大(da)的變(bian)化(hua)，從而制(zhi)成(cheng)濕敏件。

 維薩(sa)拉(la)溫(wen)濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi) 具有(you)如下(xia)特(te)點(dian)：
 1、精度和(he)長期(qi)穩(wen)定(ding)性
     濕度傳(chuan)感(gan)器(qi)的精(jing)度應達(da)到±2%~±5%RH，達(da)不到這個水平很難(nan)作為(wei)計量(liang)器(qi)具使(shi)用，濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi)要(yao)達(da)到±2%~±3%RH的精(jing)度是(shi)比較困(kun)難的，通(tong)常(chang)產品(pin)資(zi)料中給(gei)出(chu)的特(te)性是(shi)在(zai)常(chang)溫(wen)（20℃±10℃）和(he)潔(jie)凈的氣(qi)體(ti)中(zhong)測量(liang)的。在(zai)實(shi)際(ji)使(shi)用中(zhong)，由(you)於(yu)塵(chen)土(tu)、油(you)汙及(ji)有(you)害(hai)氣(qi)體(ti)的影(ying)響，使(shi)用時間壹長，會(hui)產生(sheng)老化(hua)，精(jing)度下降，濕度傳(chuan)感(gan)器(qi)的精(jing)度水平要(yao)結合其長期(qi)穩(wen)定(ding)性去判(pan)斷，壹般(ban)說(shuo)來，長期(qi)穩(wen)定(ding)性和(he)使(shi)用壽(shou)命是(shi)影(ying)響濕度傳(chuan)感(gan)器(qi)質量(liang)的頭(tou)等(deng)問(wen)題，年漂(piao)移(yi)量控制(zhi)在(zai)1%RH水(shui)平的產品(pin)很(hen)少，壹般(ban)都(dou)在(zai)±2%左(zuo)右，甚(shen)至更(geng)高(gao)。

 2、維(wei)薩拉(la)溫(wen)濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi) 的溫(wen)度系(xi)數
     濕(shi)敏元件除對環(huan)境濕(shi)度敏感外，對溫(wen)度亦十分(fen)敏感，其溫(wen)度系(xi)數壹般(ban)在(zai)0.2~0.8%RH/℃範(fan)圍內(nei)，而且有(you)的濕(shi)敏元件在(zai)不(bu)同的相對濕(shi)度下，其溫(wen)度系(xi)數又(you)有(you)差別。溫(wen)漂(piao)非線性，這需(xu)要(yao)在(zai)電(dian)路上(shang)加溫(wen)度補償式(shi)。采用(yong)單(dan)片機(ji)軟件補償，或無溫(wen)度補償的濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi)是(shi)保證(zheng)不了(le)全(quan)溫(wen)範(fan)圍的精(jing)度的，濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi)溫(wen)漂(piao)曲(qu)線(xian)的線(xian)性化(hua)直(zhi)接影(ying)響到補償的效果，非線性的溫(wen)漂(piao)往(wang)往(wang)補償不出(chu)較(jiao)好(hao)的效果，只(zhi)有(you)采用(yong)硬(ying)件溫(wen)度跟(gen)隨性補償才(cai)會獲(huo)得真(zhen)實(shi)的補償效果。濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi)工作的溫(wen)度範(fan)圍也(ye)是(shi)重要(yao)參(can)數(shu)。多數濕(shi)敏元件難以(yi)在(zai)40℃以(yi)上正常工作。

 3、維(wei)薩(sa)拉(la)溫(wen)濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi) 的供(gong)電(dian)
     金(jin)屬(shu)氧化(hua)物(wu)陶瓷，高(gao)分(fen)子聚合物和(he)氯化(hua)鋰等(deng)濕敏材料施加直(zhi)流(liu)電壓(ya)時，會導(dao)致性能變(bian)化(hua)，甚(shen)至失效，所以(yi)這類(lei)濕度傳(chuan)感(gan)器(qi)不能(neng)用(yong)直(zhi)流(liu)電壓(ya)或(huo)有(you)直流(liu)成(cheng)份的交(jiao)流(liu)電壓(ya)。必須是(shi)交(jiao)流(liu)電供(gong)電。

 4、互換(huan)性
     目(mu)前(qian)，濕度傳(chuan)感(gan)器(qi)普(pu)遍(bian)存(cun)在(zai)著(zhe)互(hu)換(huan)性差的現(xian)象，同(tong)壹型(xing)號(hao)的傳(chuan)感(gan)器(qi)不能(neng)互(hu)換(huan)，嚴(yan)重影(ying)響了(le)使(shi)用 效果，給(gei)維(wei)修、調試增加(jia)了(le)困(kun)難，有(you)些廠(chang)家(jia)在(zai)這(zhe)方(fang)面(mian)作出(chu)了(le)種種(zhong)努力，（但(dan)互換(huan)性仍(reng)很差）取(qu)得(de)了(le)較好(hao)效果。

 5、維(wei)薩(sa)拉(la)溫(wen)濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi) 校(xiao)正
     校(xiao)正濕度要(yao)比校(xiao)正溫(wen)度困(kun)難得(de)多。溫(wen)度標定(ding)往(wang)往(wang)用(yong)壹根(gen)標準溫(wen)度計作標(biao)準即(ji)可(ke)，而濕度的標(biao)定(ding)標(biao)準較(jiao)難實現(xian)，幹濕(shi)球溫(wen)度計和(he)壹些(xie)常見(jian)的指(zhi)針式(shi)濕度計是(shi)不能(neng)用來(lai)作標(biao)定(ding)的，精(jing)度無法(fa)保(bao)證(zheng)，因其(qi)要(yao)求環(huan)境條件非常嚴格，壹般(ban)情(qing)況(kuang)，（在(zai)濕(shi)度環(huan)境適(shi)合的條件下）在(zai)缺(que)乏(fa)完(wan)善的檢定(ding)設備時，通常(chang)用簡單(dan)的飽(bao)和(he)鹽溶液檢定(ding)法(fa)，並(bing)測量(liang)其溫(wen)度。

 二(er)、對維(wei)薩(sa)拉(la)溫(wen)濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi) 性能作初(chu)步(bu)判(pan)斷的幾(ji)種方(fang)法(fa)

     在(zai)濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi)實際(ji)標(biao)定(ding)困(kun)難的情(qing)況(kuang)下，可(ke)以(yi)通過(guo)壹些(xie)簡便的方(fang)法(fa)進行(xing)濕度傳(chuan)感(gan)器(qi)性能判(pan)斷與(yu)檢查。

     1、壹致(zhi)性判(pan)定(ding)，同(tong)壹類(lei)型，同(tong)壹廠(chang)家的濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi)產品(pin)壹次購(gou)買(mai)兩支以(yi)上，越(yue)多越(yue)說(shuo)明問(wen)題，放(fang)在(zai)壹起(qi)通電(dian)比較檢測輸(shu)出(chu)值(zhi)，在(zai)相對穩(wen)定(ding)的條件下，觀(guan)察(cha)測試(shi)的壹致(zhi)性。若(ruo)進壹步(bu)檢測，可(ke)在(zai)24h內(nei)間(jian)隔壹段(duan)時間記錄(lu)，壹天(tian)內(nei)壹般(ban)都(dou)有(you)高(gao)、中(zhong)、低(di)3種(zhong)濕度和(he)溫(wen)度情(qing)況(kuang)，可(ke)以(yi)較全(quan)面(mian)地(di)觀察(cha)產品(pin)的壹致(zhi)性和(he)穩(wen)定(ding)性，包括溫(wen)度補償特(te)性。

     2、用嘴(zui)呵氣(qi)或(huo)利用(yong)其(qi)它加濕手段(duan)對傳(chuan)感(gan)器(qi)加濕(shi)，觀(guan)察(cha)其靈(ling)敏度、重復性、升(sheng)濕脫濕(shi)性能，以(yi)及(ji)分(fen)辨(bian)率，產品(pin)的量(liang)程(cheng)等(deng)。
     3、對產品(pin)作開盒和(he)關盒兩種(zhong)情(qing)況(kuang)的測(ce)試(shi)。比較是(shi)否壹致(zhi)，觀察(cha)其熱(re)效應情(qing)況(kuang)。

     4、對產品(pin)在(zai)高(gao)溫(wen)狀(zhuang)態(tai)和(he)低(di)溫(wen)狀(zhuang)態(tai)（根(gen)據說(shuo)明書標(biao)準）進行(xing)測試，並(bing)恢復到正常狀(zhuang)態下檢測和(he)實驗(yan)前(qian)的記錄(lu)作比較，考(kao)查產品(pin)的溫(wen)度適應性，並(bing)觀察(cha)產品(pin)的壹致(zhi)性情(qing)況(kuang)。
     產品(pin)的性能終要(yao)依(yi)據質檢部門(men)正規完(wan)備的檢測手段(duan)。利(li)用飽(bao)和(he)鹽溶液作標(biao)定(ding)，也(ye)可(ke)使(shi)用產品(pin)作比對檢測，產品(pin)還(hai)應進行(xing)長期(qi)使(shi)用過(guo)程(cheng)中(zhong)的長期(qi)標(biao)定(ding)才(cai)能較(jiao)全(quan)面(mian)地(di)判(pan)斷濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi)的質量(liang)。

 三(san)、對市場(chang)上(shang)濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi)產品(pin)的幾(ji)點(dian)分(fen)析
     國內(nei)市場(chang)上(shang)出(chu)現(xian)了(le)不少國內(nei)外(wai)濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi)產品(pin)，電(dian)容式(shi)濕敏元件較為(wei)多見，感(gan)濕(shi)材料種類(lei)主要(yao)為(wei)高(gao)分(fen)子聚合物，氯(lv)化(hua)鋰和(he)金(jin)屬(shu)氧化(hua)物(wu)。電容(rong)式(shi)濕敏元件的優(you)點(dian)在(zai)於(yu)響應速(su)度快、體(ti)積小(xiao)、線(xian)性度好(hao)、較穩(wen)定(ding)，國(guo)外(wai)有(you)些產品(pin)還(hai)具備(bei)高(gao)溫(wen)工作性能。但(dan)是(shi)達(da)到上述(shu)性能的產品(pin)多為(wei)國外(wai)，價(jia)格(ge)都(dou)較昂貴。市場(chang)上(shang)出(chu)售(shou)的壹些(xie)電容(rong)式(shi)濕敏元件低(di)價(jia)產品(pin)，往(wang)往達(da)不到上述(shu)水(shui)平，線性度、壹致(zhi)性和(he)重復性都不甚(shen)理想(xiang)，30%RH以(yi)下，80%RH以(yi)上感(gan)濕段(duan)變(bian)形嚴重。有(you)些產品(pin)采(cai)用單(dan)片機(ji)補償修正，使(shi)濕度出(chu)現(xian)"階躍(yue)"性的跳(tiao)躍(yue)，使(shi)精度降低(di)，出(chu)現(xian)壹致(zhi)性差、線性差的缺(que)點(dian)。無論(lun)次或(huo)低(di)檔次的電(dian)容(rong)式(shi)濕敏元件，長期(qi)穩(wen)定(ding)性都不理想(xiang)，多數長期(qi)使(shi)用漂(piao)移(yi)嚴重(zhong)，濕敏電容容值(zhi)變(bian)化(hua)為(wei)pF級，1%RH的變(bian)化(hua)不(bu)足0.5pF，容(rong)值的漂(piao)移(yi)改(gai)變(bian)往往引起(qi)幾(ji)十RH%的誤(wu)差(cha)，大(da)多數電(dian)容(rong)式(shi)濕敏元件不具(ju)備40℃以(yi)上溫(wen)度下工作的性能，往往失效和(he)損(sun)壞。
     電容(rong)式(shi)濕敏元件抗腐(fu)蝕(shi)能力也(ye)較欠(qian)缺，往往(wang)對環(huan)境的潔(jie)凈度要(yao)求較(jiao)高(gao)，有(you)的產品(pin)還(hai)存在(zai)光(guang)照失效、靜電(dian)失效等(deng)現(xian)象，金(jin)屬(shu)氧化(hua)物(wu)為(wei)陶瓷濕敏電阻(zu)，具有(you)濕敏電容相同(tong)的優(you)點(dian)，但(dan)塵(chen)埃環(huan)境下(xia)，陶瓷細(xi)孔被(bei)封堵(du)元件就會(hui)失效，往往(wang)采(cai)用通電(dian)除塵(chen)的方(fang)法(fa)來(lai)處(chu)理(li)，但(dan)效果不(bu)夠(gou)理想，且在(zai)易燃(ran)易爆(bao)環(huan)境下(xia)不能使(shi)用，氧(yang)化(hua)鋁(lv)感濕(shi)材料無法(fa)克(ke)服(fu)其表面(mian)結構(gou)"天(tian)然老化(hua)"的弱(ruo)點(dian)，阻(zu)抗不(bu)穩(wen)定(ding)，金(jin)屬(shu)氧物(wu)陶瓷濕敏電阻(zu)也同(tong)樣存在(zai)長期(qi)穩(wen)定(ding)性差的弱(ruo)點(dian)。
     氯化(hua)鋰濕敏電阻(zu)，具有(you)突出(chu)的優(you)點(dian)是(shi)長期(qi)穩(wen)定(ding)性*，因此通過(guo)嚴格的工藝(yi)制(zhi)作，制(zhi)成(cheng)的和(he)傳(chuan)感(gan)器(qi)產品(pin)可(ke)以(yi)達(da)到較高(gao)的精(jing)度，穩(wen)定(ding)性強是(shi)產品(pin)具(ju)備良(liang)好(hao)的線(xian)性度、精密(mi)度及(ji)壹致(zhi)性，長期(qi)使(shi)用壽(shou)命的可(ke)靠(kao)保(bao)證(zheng)。氯化(hua)鋰濕敏元件的長期(qi)穩(wen)定(ding)性其它感濕材(cai)料尚無(wu)法(fa)取(qu)代(dai)。

 
    濕(shi)敏元件是(shi)簡單(dan)的濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi)。濕敏元件主要(yao)有(you)電阻(zu)式(shi)、電容(rong)式(shi)兩大(da)類(lei)。  
 
   下面(mian)對各(ge)種(zhong)維薩(sa)拉(la)溫(wen)濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi) 進行(xing)簡單(dan)的介紹(shao)。 
    1、氯化(hua)鋰濕度傳(chuan)感(gan)器(qi)  
  （1）電阻(zu)式(shi)氯化(hua)鋰濕度計   個基於(yu)電阻(zu)-濕度特(te)性原(yuan)理的氯(lv)化(hua)鋰電濕(shi)敏元件是(shi)美國(guo)標準局的F.W.Dunmore研(yan)制(zhi)出(chu)來(lai)的。這(zhe)種(zhong)元件具有(you)較高(gao)的精(jing)度，同時結構(gou)簡單(dan)、價(jia)廉(lian)，適(shi)用於(yu)常溫(wen)常(chang)濕(shi)的測(ce)控等(deng)壹系(xi)列優(you)點(dian)。   氯化(hua)鋰元件的測(ce)量(liang)範(fan)圍與(yu)濕敏層(ceng)的氯(lv)化(hua)鋰濃度及(ji)其它成(cheng)分(fen)有(you)關。單(dan)個元件的有(you)效感濕(shi)範(fan)圍壹般(ban)在(zai)20%RH 以(yi)內(nei)。例(li)如0.05%的濃(nong)度對應的感(gan)濕(shi)範(fan)圍約(yue)為(wei)（80～100）%RH ，0.2%的濃(nong)度對應範(fan)圍是(shi)（60～80）%RH 等(deng)。由(you)此可(ke)見(jian)，要(yao)測(ce)量(liang)較(jiao)寬(kuan)的濕(shi)度範(fan)圍時，必須把不(bu)同濃(nong)度的元件組合在(zai)壹起(qi)使(shi)用。可(ke)用(yong)於(yu)全(quan)量程(cheng)測(ce)量的濕(shi)度計組合的元件數壹般(ban)為(wei)5個，采用元件組合法(fa)的氯(lv)化(hua)鋰濕度計可(ke)測(ce)範(fan)圍通(tong)常為(wei)（15～100）%RH，國外(wai)有(you)些產品(pin)聲(sheng)稱其(qi)測量範(fan)圍可(ke)達(da)（2 ～100）%RH 。
 
   （2）***式(shi)氯化(hua)鋰濕度計   ***式(shi)氯化(hua)鋰濕度計是(shi)由(you)美國的 Forboro 公司首先(xian)研(yan)制(zhi)出(chu)來(lai)的，其(qi)後(hou)我(wo)國和(he)許多國家(jia)都(dou)做(zuo)了(le)大量(liang)的研(yan)究(jiu)工作。這(zhe)種(zhong)濕度計和(he)上述(shu)電(dian)阻(zu)式(shi)氯化(hua)鋰濕度計形式(shi)相似，但(dan)工作原(yuan)理卻*不(bu)同(tong)。簡而言之(zhi)，它是(shi)利用(yong)氯化(hua)鋰飽(bao)和(he)水溶液的飽(bao)和(he)水汽壓(ya)隨(sui)溫(wen)度變(bian)化(hua)而進行(xing)工作的。
 
 2、碳(tan)濕(shi)敏元件  
     碳(tan)濕(shi)敏元件是(shi)美國(guo)的 E.K.Carver 和(he) C.W.Breasefield 於(yu)1942年首先(xian)提出(chu)來(lai)的，與(yu)常用(yong)的毛(mao)發、腸衣(yi)和(he)氯化(hua)鋰等(deng)探空(kong)元件相比，碳(tan)濕(shi)敏元件具有(you)響應速(su)度快、重復性好(hao)、無沖(chong)蝕(shi)效應和(he)滯後(hou)環(huan)窄等(deng)優點(dian)，因之(zhi)令(ling)人(ren)矚(zhu)目(mu)。我(wo)國氣(qi)象(xiang)部門(men)於(yu)70年代(dai)初(chu)開展碳(tan)濕(shi)敏元件的研(yan)制(zhi)，並(bing)取得(de)了(le)積極(ji)的成(cheng)果，其測(ce)量不(bu)確定(ding)度不超(chao)過(guo)±5%RH ，時間常(chang)數在(zai)正溫(wen)時為(wei)2～3s，滯差(cha)壹般(ban)在(zai)7%左(zuo)右，比阻(zu)穩(wen)定(ding)性亦較好(hao)。  
  
    3、氧化(hua)鋁(lv)濕度計   氧化(hua)鋁(lv)傳(chuan)感(gan)器(qi)的突(tu)出(chu)優(you)點(dian)是(shi)，體(ti)積可(ke)以(yi)非常小（例(li)如用(yong)於(yu)探空(kong)儀的濕(shi)敏元件僅90μm厚、12mg重(zhong)），靈(ling)敏度高(gao)（測(ce)量下(xia)限(xian)達(da)-110℃***），響應速(su)度快（壹般(ban)在(zai) 0.3s 到(dao) 3s 之(zhi)間(jian)），測量信號(hao)直(zhi)接(jie)以(yi)電參(can)量的形(xing)式(shi)輸(shu)出(chu)，大(da)大簡化(hua)了(le)數據處(chu)理(li)程(cheng)序(xu)，等(deng)等(deng)。另(ling)外(wai)，它還適用(yong)於(yu)測量(liang)液體(ti)中(zhong)的水(shui)分(fen)。如上特(te)點(dian)正是(shi)工業和(he)氣(qi)象(xiang)中的某(mou)些(xie)測(ce)量領(ling)域(yu)所希望(wang)的。因(yin)此(ci)它被(bei)認(ren)為(wei)是(shi)進行(xing)高(gao)空(kong)大氣(qi)探(tan)測可(ke)供(gong)選(xuan)擇(ze)的幾(ji)種合乎(hu)要(yao)求的傳(chuan)感(gan)器(qi)之(zhi)壹。也(ye)正是(shi)因為(wei)這些(xie)特(te)點(dian)使(shi)人(ren)們(men)對這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)產生(sheng)濃(nong)厚的興(xing)趣(qu)。然而，遺憾(han)的是(shi)盡管許(xu)多國家(jia)的專業人(ren)員(yuan)為(wei)改(gai)進傳(chuan)感(gan)器(qi)的性能進行(xing)了(le)不懈(xie)的努力，但(dan)是(shi)在(zai)探(tan)索(suo)生(sheng)產質量(liang)穩(wen)定(ding)的產品(pin)的工藝(yi)條件，以(yi)及(ji)提高(gao)性能穩(wen)定(ding)性等(deng)與(yu)實用(yong)有(you)關的重(zhong)要(yao)問(wen)題.   上始終(zhong)未(wei)能(neng)取得重大(da)的突(tu)破(po)。因(yin)此(ci)，到目(mu)前(qian)為(wei)止，維(wei)薩拉(la)溫(wen)濕(shi)度傳(chuan)感(gan)器(qi) 通常(chang)只(zhi)能(neng)在(zai)特(te)定(ding)的條件和(he)有(you)限的範(fan)圍內(nei)使(shi)用。近(jin)年(nian)來(lai)，這種方(fang)法(fa)在(zai)工業中(zhong)的低(di)霜點(dian)測量(liang)方(fang)面(mian)開始嶄(zhan)露(lu)頭角。