除濕機(jī)濕度傳感器原理
發(fā)布時(shí)間:2019-05-23 點(diǎn)擊次數(shù):688次濕敏元件是簡單的濕度傳感器。濕敏元件主要有電阻式、電容式兩大類。
濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋yi層用感濕材料制成的膜,當(dāng)空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí),元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化,利用這yi特性即可測量濕度。
濕敏電容yi般是用高分子薄膜電容制成的,常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí),濕敏電容的介電常數(shù)發(fā)生變化,使其電容量也發(fā)生變化,其電容變化量與相對(duì)濕度成*比。
電子式濕敏傳感器的準(zhǔn)確度可達(dá)2-3%RH,這比干濕球測濕精度高。
濕敏元件的線性度及抗污染性差,在檢測環(huán)境濕度時(shí),濕敏元件要長期暴露在待測環(huán)境中,很容易被污染而影響其測量精度及長期穩(wěn)定性。這方面沒有干濕球測濕方法好。下面對(duì)各種濕度傳感器進(jìn)行簡單的介紹。
1、氯化鋰濕度傳感器
?。?)電阻式氯化鋰濕度計(jì)
第yi個(gè)基于電阻-濕度特性原理的氯化鋰電濕敏元件是**標(biāo)準(zhǔn)局的F.W.Dunmore研制出來的。這種元件具有較高的精度,同時(shí)結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)廉,適用于常溫常濕的測控等yi系列*點(diǎn)。
氯化鋰元件的測量范圍與濕敏層的氯化鋰濃度及其它成分有關(guān)。單個(gè)元件的有效感濕范圍yi般在20%RH 以內(nèi)。例如0.05%的濃度對(duì)應(yīng)的感濕范圍約為(80~100)%RH ,0.2%的濃度對(duì)應(yīng)范圍是(60~80)%RH 等。由此可見,要測量較寬的濕度范圍時(shí),必須把不同濃度的元件組合在yi起使用??捎糜谌砍虦y量的濕度計(jì)組合的元件數(shù)yi般為5個(gè),采用元件組合法的氯化鋰濕度計(jì)可測范圍通常為(15~100)%RH,*外有些產(chǎn)品聲稱其測量范圍可達(dá)(2 ~100)%RH 。
?。?)露點(diǎn)式氯化鋰濕度計(jì)
露點(diǎn)式氯化鋰濕度計(jì)是由**的 Forboro 公司**研制出來的,其后我*和許多*家都做了大量的研究工作。這種濕度計(jì)和上述電阻式氯化鋰濕度計(jì)形式相似,但工作原理卻完全不同。簡而言之,它是利用氯化鋰飽和水溶液的飽和水汽壓隨溫度變化而進(jìn)行工作的。
2、碳濕敏元件
碳濕敏元件是**的 E.K.Carver 和 C.W.Breasefield 于1942年**提出來的,與常用的毛發(fā)、腸衣和氯化鋰等探空元件相比,碳濕敏元件具有響應(yīng)速度快、重復(fù)性好、無沖蝕效應(yīng)和滯后環(huán)窄等*點(diǎn),因之令人矚目。我*氣象部門于70年代初開展碳濕敏元件的研制,并取得了積*的成果,其測量不確定度不超過±5%RH ,時(shí)間常數(shù)在*溫時(shí)為2~3s,滯差yi般在7%左右,比阻穩(wěn)定性亦較好。
3、氧化鋁濕度計(jì)
氧化鋁傳感器的突出*點(diǎn)是,體積可以非常?。ɡ缬糜谔娇諆x的濕敏元件僅90μm厚、12mg重),靈敏度高(測量下限達(dá)-110℃露點(diǎn)),響應(yīng)速度快(yi般在 0.3s 到 3s 之間),測量信號(hào)直接以電參量的形式輸出,大大簡化了數(shù)據(jù)處理程序,等等。另外,它還適用于測量液體中的水分。如上特點(diǎn)*是工業(yè)和氣象中的某些測量領(lǐng)域所希望的。因此它被認(rèn)為是進(jìn)行高空大氣探測可供選擇的幾種合乎要求的傳感器之yi。也*是因?yàn)檫@些特點(diǎn)使人們對(duì)這種方法產(chǎn)生濃厚的興趣。然而,遺憾的是盡管許多*家的*業(yè)人員為改進(jìn)傳感器的性能進(jìn)行了不懈的努力,但是在探索生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品的工藝條件,以及提高性能穩(wěn)定性等與實(shí)用有關(guān)的重要問題.
上始終未能取得重大的突破。因此,到目前為止,傳感器通常只能在特定的條件和有限的范圍內(nèi)使用。近年來,這種方法在工業(yè)中的低霜點(diǎn)測量方面開始嶄露頭角。
4、陶瓷濕度傳感器
在濕度測量領(lǐng)域中,對(duì)于低濕和高濕及其在低溫和高溫條件下的測量,到目前為止仍然是yi個(gè)薄弱環(huán)節(jié),而其中又以高溫條件下的濕度測量技術(shù)為落后。以往,通風(fēng)干濕球濕度計(jì)幾乎是在這個(gè)溫度條件下可以使用的唯yi方法,而該法在實(shí)際使用中亦存在種種問題,無法令人滿意。另yi方面,科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展,要求在高溫下測量濕度的場合越來越多,例如水泥、金屬冶煉、食品加工等涉及工藝條件和質(zhì)量控制的許多工業(yè)過程的濕度測量與控制。因此,自60年代起,許多*家開始竟相研制適用于高溫條件下進(jìn)行測量的濕度傳感器。 考慮到傳感器的使用條件,人們很自然地把探索方向著眼于既具有吸水性又能耐高溫的某些無機(jī)物上。實(shí)踐已經(jīng)證明,陶瓷元件不僅具有濕敏特性,而且還可以作為感溫元件和氣敏元件。這些特性使它*有可能成為yi種有發(fā)展前途的多功能傳感器。寺日、福島、新田等人在這方面已經(jīng)邁出了頗為成功的yi步。他們于 1980 年研制成稱之為“濕瓷 - Ⅱ型”和“濕瓷 - Ⅲ型”的多功能傳感器。前者可測控溫度和濕度,主要用于空調(diào),后者可用來測量濕度和諸如酒精等多種有機(jī)蒸氣,主要用于食品加工方面。
以上幾種是應(yīng)用較多的幾種類型傳感器,另外還有其他根據(jù)不同原理而研制的濕度傳感器,這里就不yiyi介紹了。