保持濕度傳感器高精度的常用方法
更新時(shí)間：2025-01-13 點(diǎn)擊次數(shù)：1013次
精度（Accuracy）即測量的準(zhǔn)確度，指被測量對象的測量值之間的一致程度，及與其“真實(shí)值"的接近程度。在實(shí)際應(yīng)用中，濕度傳感器的精度會(huì)受到各種因素的影響，從而偏離原來的值，故高精度并非“一勞永逸"，它會(huì)變化的。
羅卓尼克（Rotronic）濕度傳感器被廣泛應(yīng)用于不同的行業(yè)，如制藥、半導(dǎo)體、暖通、數(shù)據(jù)中心、氣象、農(nóng)業(yè)等。它們能夠取得客戶的信賴，全憑自身過硬的“本事"——測量精確。但隨著時(shí)間的推移，傳感器會(huì)受到不同因素的影響，導(dǎo)致測量漂移，那么如何在應(yīng)用中保持羅卓尼克濕度傳感器的高精度，咱們一起來探討下。
認(rèn)識(shí)HgroClip濕度傳感器羅卓尼克濕度傳感器采用電容式測量方法測定空氣中的濕度。傳感器元件由不同的層組成，并且會(huì)根據(jù)主要應(yīng)用的不同而開發(fā)不一樣的層。
外層是特氟龍材質(zhì)，帶5微米的小孔，用作防止污染的防護(hù)層，上面會(huì)印制關(guān)于此傳感器的重要信息，如生產(chǎn)年份、中間批號(hào)以及傳感器類型等，最后四位數(shù)字表示以0.1PF為單位的電容。當(dāng)更換傳感器時(shí)，需要確保更換的傳感器具有盡可能高的電容，否則會(huì)出現(xiàn)測量錯(cuò)誤。
特氟龍保護(hù)層下有兩個(gè)電極，兩者之間插入聚合物HT-1或IN-1（吸濕介電層），其吸收水蒸氣的量因環(huán)境濕度不同而不同，這會(huì)改變電容器（濕度傳感器）的電容量，據(jù)此可以確定濕度。
工作的溫度范圍、校準(zhǔn)不確定性、長期漂移和環(huán)境污染物等因素在決定設(shè)備真正的長期性能（測量精確）方面都起著至關(guān)重要的作用。
參數(shù)表上的精度規(guī)格是僅在特定溫度范圍內(nèi)有效。例如，23°C或20°C±5°C范圍內(nèi)精度為±0.8%rh，如果在參數(shù)范圍外使用儀器，其精度可能會(huì)降低。這是因?yàn)橄鄬穸忍筋^對溫度敏感，其性能受到環(huán)境溫度變化的影響。所以，在使用過程中，要注意溫度是否偏離了校準(zhǔn)溫度，否則可能會(huì)造成濕度傳感器的精度下降。
羅卓尼克的濕度傳感器具有自動(dòng)溫度補(bǔ)償功能，以在寬范圍的溫度條件下保持準(zhǔn)確的測量。傳感器內(nèi)置AirChip 3000電子元件，在存儲(chǔ)器中保存了一組31個(gè)表，對應(yīng)-100°C至+200?C范圍內(nèi)的溫度值。每個(gè)表都含有以1%rh的階躍變化在0%rh和100%rh之間的補(bǔ)償數(shù)據(jù)。結(jié)合高精度溫度測量、低功耗、低自熱設(shè)計(jì)和先進(jìn)的電子元件，羅卓尼克HygroClip傳感器可以在廣泛的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確的相對濕度和溫度測量。
由于電子元件老化、機(jī)械磨損和污染物（灰塵、顆?；蚧瘜W(xué)蒸汽）積聚等因素影響，傳感器讀數(shù)隨著時(shí)間的推移而變化，產(chǎn)生漂移。濕度傳感器類似“空氣呼吸器"，所以更容易受到環(huán)境影響。當(dāng)漂移超過3%rh時(shí)，Rotronic建議更換傳感器，因?yàn)閭鞲衅髦髸?huì)漂移得越來越快。羅卓尼克濕度和溫度探頭在清潔空氣中使用時(shí)的漂移為每年小于1%RH。傳感器的遲滯性是指在測量過程中，由于傳感器自身的慣性或響應(yīng)速度等原因，測量結(jié)果會(huì)出現(xiàn)滯后或延遲的現(xiàn)象。如果傳感器長時(shí)間暴露在高濕和高溫下，傳感器滯后現(xiàn)象會(huì)增加，傳感器遲滯性過大，將會(huì)影響其測量結(jié)果的準(zhǔn)確度。在實(shí)際測量應(yīng)用中，條件非常多樣化，遲滯可能會(huì)也可能不會(huì)達(dá)到最大值。因此，將遲滯視為一個(gè)既不能預(yù)測也不能補(bǔ)償?shù)碾S機(jī)值也是合理的。上述已經(jīng)介紹羅卓尼克每個(gè)HygroClip傳感器都內(nèi)置一個(gè)微控制器AirChip3000，存儲(chǔ)有兩個(gè)表（A1%和A2%），其中包括應(yīng)用于濕度傳感器生成的原始濕度數(shù)據(jù)的校正（線性化）。每個(gè)表包含101個(gè)值（從0到100%rh，階躍變化1%rh），以實(shí)現(xiàn)濕度傳感器非常精確的線性化。表A1%為出廠默認(rèn)值。表A2%保存了用戶在調(diào)整過程中產(chǎn)生的額外校正。線性化濕度值是通過將兩個(gè)表中的相應(yīng)校正值加到原始濕度值上而獲得的。通常，儀器制造商推薦的調(diào)整值是以最小化線性誤差為目標(biāo)確定的。調(diào)整這些值應(yīng)能減少線性誤差。羅卓尼克關(guān)于調(diào)整點(diǎn)的建議：
濕度和溫度測量的三個(gè)點(diǎn)調(diào)整可確保傳感器在不同環(huán)境條件下的精確性能。1.第一個(gè)調(diào)整點(diǎn)在23°C和35%rh下：該標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整點(diǎn)用于提高傳感器在典型環(huán)境條件下的基準(zhǔn)精度。在這個(gè)點(diǎn)下的調(diào)整有助于確保在溫和環(huán)境中進(jìn)行可靠的測量。2.第二個(gè)調(diào)整點(diǎn)在23°C和35%rh以上如 50%rh - 80%rh下：在較高濕度水平下的調(diào)整點(diǎn)，如80%rh，可以提高傳感器在較高濕度條件下準(zhǔn)確測量的能力。這一步對于驗(yàn)證濕度水平升高時(shí)的性能至關(guān)重要，可確保傳感器在其工作范圍內(nèi)保持準(zhǔn)確。3.第三個(gè)調(diào)整點(diǎn)在23°C和35%rh以下如10%rh - 20%rh下：這個(gè)低濕度調(diào)整點(diǎn)提高了傳感器在干燥條件下的性能。低于20%rh的調(diào)整對于確認(rèn)傳感器即使在濕度很小的環(huán)境中也能檢測并報(bào)告精確的數(shù)據(jù)至關(guān)重要。
通過使用這三個(gè)不同點(diǎn)的調(diào)整可確保傳感器的整體精度得到優(yōu)化，并在寬濕度范圍內(nèi)保持公差水平。校準(zhǔn)是將測量儀器的輸出與參考值進(jìn)行比較，并出具結(jié)果。而調(diào)整是改變儀器的輸出并校準(zhǔn)它以匹配參考的輸出。因?yàn)閼?yīng)用中存在的一些外在因素會(huì)導(dǎo)致測量漂移，在一定的周期內(nèi)，需要通過校準(zhǔn)來判斷傳感器的精度是否在規(guī)格內(nèi)。
用于提供已知濕度和溫度值進(jìn)行校準(zhǔn)的參考儀器有其自身的不確定性，如精度、重復(fù)性、再現(xiàn)性不一樣，會(huì)影響儀器校準(zhǔn)的可靠性和穩(wěn)定性。所以參考儀器的選擇對校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的可靠性很重要，校準(zhǔn)儀器本身精度都不高，那么校準(zhǔn)出來的傳感器數(shù)據(jù)就更加不準(zhǔn)確了。相對濕度傳感器對環(huán)境中的污染物特別敏感，為了避免這些污染物影響讀數(shù)，選擇合適的保護(hù)過濾帽是一個(gè)必要的選擇。Rotronic提供不同材質(zhì)的過濾帽，以應(yīng)對不同污染物對探頭的影響。
選擇正確的濕度傳感器，并在安裝、維護(hù)、校準(zhǔn)、調(diào)整中運(yùn)用良好的實(shí)踐，才能在應(yīng)用中維持傳感器的長期測量性能。
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