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溫濕度傳感器概念及其工作過程原理

    溫濕度傳感器是指能將溫度量和濕度量轉換成容易被測量處理的電信號的設備或裝置。由于溫度與濕度不管是從物理量本身還是在實際人們的生活中都有著密切的關系,所以溫濕度一體的傳感器就會相應產生。市場上的溫濕度傳感器一般是測量溫度量和相對濕度量。 

1.溫濕度傳感器簡介 

    1.1溫度、濕度的相關概念 由于溫度與濕度不管是從由于溫度與濕度不管是從物理量本身還是在實際人們的生活中都有著密切的關系,所以溫濕度一體的傳感器就會相應產生。 溫濕度傳感器是指能將溫度量和濕度量轉換成容易被測量處理的電信號的設備或裝置。市場上的溫濕度傳感器一般是測量溫度量和相對濕度量。 

    溫度:度量物體冷熱的物理量,是國際單位制中7個基本物理量之一。在生產和科學研究中,許多物理現象和化學過程都是在一定的溫度下進行的,人們的生活也和他密切相關。 

    濕度:濕度很久以前就與生活存在著密切的關系,但用數量來進行表示較為困難。  

    日常生活中*常用的表示濕度的物理量是空氣的相對濕度。用%RH表示。在物理量的導出上相對濕度與溫度有著密切的關系。一定體積的密閉氣體,其溫度越高相對濕度越低,溫度越低,其相對濕度越高。其中涉及到復雜的熱力工程學知識。 

有關濕度的一些定義: 

    優良濕度:指單位容積的空氣里實際所含的水汽量,一般以克為單位。溫度對優良濕度有著直接影響,一般情況下,溫度越高,水蒸氣發得越多,優良濕度就越大;相反,優良濕度就小。  

    飽和濕度:在一定溫度下,單位容積,空氣中所能容納的水汽量的*大限度。如果超過這個限度,多余的水蒸氣就會凝結,變成水滴,此時的空氣濕度變稱為飽和濕度。空氣的飽和濕度不是固定不變的,它隨著溫度的變化而變化。溫度越高,單位容積空氣中能容納的水蒸氣就越多,飽和濕度就越大。  

    露點:指含有一定量水蒸氣(優良濕度)的空氣,當溫度下降到一定程度時所含的水蒸氣就會達到飽和狀態 (飽和濕度)并開始液化成水,這種現象叫做凝露。水蒸氣開始液化成水時的溫度叫做“露點溫度”簡稱“露點”。如果溫度繼續下降到露點以下,空氣中超飽和的水蒸氣就會在物體表面上凝結成水滴。此外,風與空氣中的溫濕度有密切關系,也是影響空氣溫濕度變化的重要因素之一。 

 1.2溫度、濕度的測量方法 

    濕度測量技術來由已久。隨著電子技術的發展,近代測量技術也有了飛速的發展。濕度測量從原理上劃分二、三十種之多。對濕度的表示方法有優良濕度、相對濕度、露點、濕氣與干氣的比值(重量或體積)等等。但濕度測量始終是世界計量領域中*杰出的難題之一。一個看似簡單的量值,深究起來,涉及相當復雜的物理—化學理論分析和計算,初涉者可能會忽略在濕度測量中必需注意的許多因素,因而影響的合理使用。 

    常見的濕度測量方法有:動態法(雙壓法、雙溫法、分流法),靜態法(飽和鹽法、硫酸法),露點法、干濕球法和形形**的電子式傳感器法。 

    這里雙壓法、雙溫法是基于熱力學P、V、T平衡原理,平衡時間較長,分流法是基于優良濕氣和優良干空氣的**混合。由于采用了現代測控手段,這些設備可以做得相當精密,卻因設備復雜,昂貴,運作費時費工,主要作為標準計量之用,其測量精度可達±2%RH -±1.5%RH。 

    靜態法中的飽和鹽法,是濕度測量中*常見的方法,簡單易行。但飽和鹽法對液、氣兩相的平衡要求很嚴,對環境溫度的穩定要求較高。用起來要求等很長時間去平衡,低濕點要求更長。特別在室內濕度和瓶內濕度差值較大時,每次開啟都需要平衡6~8小時。 

    露點法是測量濕空氣達到飽和時的溫度,是熱力學的直接結果,準確度高,測量范圍寬。計量用的精密露點儀準確度可達±0.2℃甚至更高。但用現代光—電原理的冷鏡式露點儀價格昂貴,常和標準濕度發生器配套使用。  

    干濕球法,這是18世紀就發明的測濕方法。歷史悠久,使用*普遍。干濕球法是一種間接方法,它用干濕球方程換算出濕度值,而此方程是有條件的:即在濕球附近的風速必需達到2.5m/s以上。普通用的干濕球溫度計將此條件簡化了,所以其準確度只有5~7%RH,明顯低于電子濕度傳感器。顯然干濕球也不屬于靜態法,不要簡單地認為只要提高兩支溫度計的測量精度就等于提高了濕度計的測量精度。 

這里強調兩點:

    **,由于濕度是溫度的函數,溫度的變化決定性地影響著濕度的測量結果。無論那種方法,**地測量和控制溫度是**位的。須知即使是一個隔熱良好的恒溫恒濕箱,其工作室內的溫度也存在一定的梯度。所以此空間內的濕度也難以完全均勻一致。

    第二,由于原理和方法差異較大,各種測量方法之間難以直接校準和認定,大多只能用間接辦法比對。所以在兩種測濕方法之間相互校對全濕程(相對濕度0~100%RH)的測量結果,或者要在所有溫度范圍內校準各點的測量結果,是十分困難的事。例如通風干濕球濕度計要求有規定風速的流動空氣,而飽和鹽法則要求嚴格密封,兩者無法比對。*好的辦法還是按國家對濕度計量器具檢定系統(標準)規定的傳遞方式和檢定規程去逐級定。  
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