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溫度測量方法及濕度傳感器的選擇
日期：2024-10-22 06:40
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摘要：
溫度測量方法及濕度傳感器的選擇
在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國防、科研、航天等部門，經(jīng)常對環(huán)境濕度進(jìn)行測量及控制。對環(huán)境溫度、溫度的控制以及對工業(yè)材料水份值的檢測與分析都已經(jīng)成為比較普遍的技術(shù)條件之一，但在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中，濕度是*難準(zhǔn)確測量的一個參數(shù)，這是因為測量濕度要比測量溫度復(fù)雜的多，溫度是一個獨立的被測量，而濕度卻受其他因素（大氣壓強、溫度）的影響。此外，濕度的校準(zhǔn)也是一個難題，國外生產(chǎn)的濕度標(biāo)定設(shè)備價格十分昂貴。
一、溫度定義：
在計量法中規(guī)定；濕度定義為“物像狀態(tài)的量”。日常生活中所指的濕度為相對濕度，用PH%表示，總言之，即氣體中（通常為空氣中）所含水蒸氣量（水蒸氣壓）與其空氣相同情況下飽和水蒸氣量（飽和水蒸氣壓）的百分比。
濕度很久以前就與生活存在著密切的關(guān)系，但用數(shù)量來進(jìn)行表示方法有**濕度、相對濕度、露點、濕氣與干氣的比值（重量或體積）等等。
二、溫度測量方法“
濕度測量從原理上劃分有二、三十種多，但濕度測量始終是世界計量領(lǐng)域中有名的難題之一，一個看似簡單的量值，深究起步，涉及相當(dāng)復(fù)雜的物理-化學(xué)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，因而影響傳感器的合理使用。
常見的濕度測量方法有：動態(tài)法（雙壓法、雙溫發(fā)、分流法），靜態(tài)法（飽和鹽法、硫酸法），露點法，干濕球法和電子式傳感器法。
1、雙壓法、雙溫法是基于熱力學(xué)P、V、T平衡原理，平衡時間長，分流發(fā)是基于**干空氣的**混合，由于采用了現(xiàn)代測控手段，這些設(shè)備可以做到相當(dāng)精密，卻因設(shè)備的復(fù)雜，昂貴，運作費時費工，主要作為標(biāo)準(zhǔn)計量之用，其測量精度可達(dá)到正負(fù)2%RH以上。
2、靜態(tài)法中的飽和和鹽法，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(yán)，對環(huán)境溫度的穩(wěn)定的穩(wěn)定要求高，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(nèi)濕度和瓶內(nèi)濕度差值較大時，每次開啟都需要平衡6--8小時。
3、露點法是測量濕空氣達(dá)到飽和時的溫度，是熱力學(xué)的直接結(jié)果，準(zhǔn)確度高，測量范圍寬，計量用的精密露點儀準(zhǔn)確度可達(dá)正負(fù)2度，甚至更高，但用現(xiàn)代光電原理的冷鏡式露點儀價格昂貴，常和標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器配套使用。
4、干濕球法，這是18世紀(jì)就發(fā)明的測濕方法，歷史悠久，使用*普遍。干濕球是一種間接方法，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(fēng)速必需達(dá)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(zhǔn)確度只有5-7%RH，干濕球也不屬于靜態(tài)法，不要簡單地認(rèn)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。
5.電子式濕度傳感器法：
電子式濕度傳感器產(chǎn)品及濕度測量屬于90年代興起的行業(yè)，近年來，國內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長足進(jìn)步。濕度敏傳感器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測的方向迅速發(fā)展，為開發(fā)新一代濕度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，也將數(shù)度測量技術(shù)提高到新的水平。
三、濕度測量方案的選擇
現(xiàn)代濕度測量方案*主要的有兩種：干濕球測濕法，電子式濕度傳感器測試法。下面對兩種方案進(jìn)行比較，以便客戶選擇適合自己的濕度測量方法。
干濕球測濕法的維護(hù)相當(dāng)簡單，在實際使用中，只需定期給濕球加水及更換濕球紗布即可。與電子濕度傳感器相比，干濕球測濕法不會產(chǎn)生老化，精度下降等問題，所以干濕球測濕法更適合于高溫及惡劣環(huán)境的場合使用。
干濕球測濕法采用間接測量方法，通過測量干球、濕球的溫度經(jīng)過計算得到濕度值，因此對使用溫度沒有嚴(yán)格限制，在高溫環(huán)境下測濕不會對傳感器造成損壞。
干濕球濕度計的特點：
早在18世紀(jì)人類就發(fā)明了干濕球濕度計，干濕球濕度計的準(zhǔn)確度還取決于干球、濕球兩支溫度計本身的精度，濕度計必須處于通風(fēng)狀態(tài)，只有紗布水套，水質(zhì)、風(fēng)速都滿足一定要求時，才能達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度。干濕球濕度計的準(zhǔn)確度只有5%--7%RH。
電子式濕度傳感器的特點：
電子式濕度傳感器是近幾十年，特別是近20年才迅速發(fā)展起來的，濕度傳感器生產(chǎn)廠在產(chǎn)品出廠都采用標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器來逐支標(biāo)定，電子式濕度傳感器的準(zhǔn)確度可以達(dá)到2%--3%RH。
在實際使用過程中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時間一長，會產(chǎn)生老化，精度下降，濕度傳感器年漂移量一般都在正負(fù)2%左右，甚至更高，一般情況下，生產(chǎn)廠商會表明一次標(biāo)定的有效使用時間為1年或2年，到期需重新標(biāo)定。
電子式傳感器的精度水平要結(jié)合其長期穩(wěn)定性去判斷，一般來說，電子式傳感器的長期穩(wěn)定性和使用壽命不如干濕球濕度傳感器。
濕度傳感器是采用半導(dǎo)體技術(shù)，因此對使用的環(huán)境溫度有要求，超過其規(guī)定的使用溫度將對傳感器造成危害。
所以電子式濕度傳感器測濕方法更適合于在潔凈及常溫的場合使用。
四、濕度傳感器選擇的注意事項：
1、選擇測量范圍
和測量重量、溫度一樣，選側(cè)濕度傳感器首先要確定測量范圍，處**象、研究部門外，搞溫、濕度測控的一般不需要全濕度（0--100%RH）測量。
2、選擇測量精度
測量精度是濕度傳感器*重要的指標(biāo)，每提高一個百分點，對濕度傳感器來說，就是上了一個臺階，，甚至上了一個檔次，因為要達(dá)到不同的精度，其制造成本相差很大，售價也相差甚遠(yuǎn)，所以使用者一定要量體裁衣，不宜盲目追求“精”、高、尖。
如在不同溫度下使用濕度傳感器，其示值還要考慮溫度漂移的影響，眾所周知，相對濕度是溫度的函數(shù)。溫度嚴(yán)重的影響著制定空間內(nèi)的相對濕度，溫度變化0.1度，將產(chǎn)生0.5%RH的濕度變化，（誤差）。使用場合如果難以做到恒溫，則提出過高的測濕精度是不合適的。
多數(shù)情況下，如果沒有**的控溫手段，或者被測空間是非密封的，正負(fù)5%RH的精度就足夠了，對于要求精度控制恒溫、恒濕的局部空間，或者需要隨時跟蹤記錄濕度變化的場合，再選用正負(fù)3%RH以上精度的濕度傳感器。
而精度高于正負(fù)2%RH的準(zhǔn)確度任是很困難的，通常產(chǎn)資料中給出的特性是在常溫（20度正負(fù)10度）和潔凈的氣體中測量的。
3、考慮時漂和溫漂
在實際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時間長，電子式濕度傳感器會產(chǎn)生老化，精度下降，電子式濕度傳感器年漂移量一般在正負(fù)2%左右，甚至更高，一般情況下，生產(chǎn)廠商會標(biāo)明1詞鑒定的有效期使用時間為1年或2年，到期需要重新標(biāo)定。
4、其他注意事項
濕度傳感器是非密封性的，為保護(hù)測量的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，應(yīng)盡量避免在酸性、堿性及含有有機溶劑的氣氛中使用，也避免在粉塵較大的環(huán)境中使用。為正確反映預(yù)測空間的濕度，還應(yīng)避免將傳感器放在離墻壁太近或空氣不流暢的死角出。如果被測的房間太大，就應(yīng)放置多個傳感器。
有的濕度傳感器對供電電源要求比較高，否側(cè)將影響測量精度，或者傳感器之間相互干擾，甚至無法工作，使用時應(yīng)按照技術(shù)要求提供合適，符合精度要求的供電電源。
傳感器需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號傳輸時，要注意信號的衰減問題，當(dāng)傳輸距離超過200m以上，建議選用頻率輸出信號的濕度傳感器。
在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國防、科研、航天等部門，經(jīng)常對環(huán)境濕度進(jìn)行測量及控制。對環(huán)境溫度、溫度的控制以及對工業(yè)材料水份值的檢測與分析都已經(jīng)成為比較普遍的技術(shù)條件之一，但在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中，濕度是*難準(zhǔn)確測量的一個參數(shù)，這是因為測量濕度要比測量溫度復(fù)雜的多，溫度是一個獨立的被測量，而濕度卻受其他因素（大氣壓強、溫度）的影響。此外，濕度的校準(zhǔn)也是一個難題，國外生產(chǎn)的濕度標(biāo)定設(shè)備價格十分昂貴。
一、溫度定義：
在計量法中規(guī)定；濕度定義為“物像狀態(tài)的量”。日常生活中所指的濕度為相對濕度，用PH%表示，總言之，即氣體中（通常為空氣中）所含水蒸氣量（水蒸氣壓）與其空氣相同情況下飽和水蒸氣量（飽和水蒸氣壓）的百分比。
濕度很久以前就與生活存在著密切的關(guān)系，但用數(shù)量來進(jìn)行表示方法有**濕度、相對濕度、露點、濕氣與干氣的比值（重量或體積）等等。
二、溫度測量方法“
濕度測量從原理上劃分有二、三十種多，但濕度測量始終是世界計量領(lǐng)域中有名的難題之一，一個看似簡單的量值，深究起步，涉及相當(dāng)復(fù)雜的物理-化學(xué)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，因而影響傳感器的合理使用。
常見的濕度測量方法有：動態(tài)法（雙壓法、雙溫發(fā)、分流法），靜態(tài)法（飽和鹽法、硫酸法），露點法，干濕球法和電子式傳感器法。
1、雙壓法、雙溫法是基于熱力學(xué)P、V、T平衡原理，平衡時間長，分流發(fā)是基于**干空氣的**混合，由于采用了現(xiàn)代測控手段，這些設(shè)備可以做到相當(dāng)精密，卻因設(shè)備的復(fù)雜，昂貴，運作費時費工，主要作為標(biāo)準(zhǔn)計量之用，其測量精度可達(dá)到正負(fù)2%RH以上。
2、靜態(tài)法中的飽和和鹽法，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(yán)，對環(huán)境溫度的穩(wěn)定的穩(wěn)定要求高，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(nèi)濕度和瓶內(nèi)濕度差值較大時，每次開啟都需要平衡6--8小時。
3、露點法是測量濕空氣達(dá)到飽和時的溫度，是熱力學(xué)的直接結(jié)果，準(zhǔn)確度高，測量范圍寬，計量用的精密露點儀準(zhǔn)確度可達(dá)正負(fù)2度，甚至更高，但用現(xiàn)代光電原理的冷鏡式露點儀價格昂貴，常和標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器配套使用。
4、干濕球法，這是18世紀(jì)就發(fā)明的測濕方法，歷史悠久，使用*普遍。干濕球是一種間接方法，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(fēng)速必需達(dá)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(zhǔn)確度只有5-7%RH，干濕球也不屬于靜態(tài)法，不要簡單地認(rèn)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。
5.電子式濕度傳感器法：
電子式濕度傳感器產(chǎn)品及濕度測量屬于90年代興起的行業(yè)，近年來，國內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長足進(jìn)步。濕度敏傳感器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測的方向迅速發(fā)展，為開發(fā)新一代濕度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，也將數(shù)度測量技術(shù)提高到新的水平。
三、濕度測量方案的選擇
現(xiàn)代濕度測量方案*主要的有兩種：干濕球測濕法，電子式濕度傳感器測試法。下面對兩種方案進(jìn)行比較，以便客戶選擇適合自己的濕度測量方法。
干濕球測濕法的維護(hù)相當(dāng)簡單，在實際使用中，只需定期給濕球加水及更換濕球紗布即可。與電子濕度傳感器相比，干濕球測濕法不會產(chǎn)生老化，精度下降等問題，所以干濕球測濕法更適合于高溫及惡劣環(huán)境的場合使用。
干濕球測濕法采用間接測量方法，通過測量干球、濕球的溫度經(jīng)過計算得到濕度值，因此對使用溫度沒有嚴(yán)格限制，在高溫環(huán)境下測濕不會對傳感器造成損壞。
干濕球濕度計的特點：
早在18世紀(jì)人類就發(fā)明了干濕球濕度計，干濕球濕度計的準(zhǔn)確度還取決于干球、濕球兩支溫度計本身的精度，濕度計必須處于通風(fēng)狀態(tài)，只有紗布水套，水質(zhì)、風(fēng)速都滿足一定要求時，才能達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度。干濕球濕度計的準(zhǔn)確度只有5%--7%RH。
電子式濕度傳感器的特點：
電子式濕度傳感器是近幾十年，特別是近20年才迅速發(fā)展起來的，濕度傳感器生產(chǎn)廠在產(chǎn)品出廠都采用標(biāo)準(zhǔn)濕度發(fā)生器來逐支標(biāo)定，電子式濕度傳感器的準(zhǔn)確度可以達(dá)到2%--3%RH。
在實際使用過程中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時間一長，會產(chǎn)生老化，精度下降，濕度傳感器年漂移量一般都在正負(fù)2%左右，甚至更高，一般情況下，生產(chǎn)廠商會表明一次標(biāo)定的有效使用時間為1年或2年，到期需重新標(biāo)定。
電子式傳感器的精度水平要結(jié)合其長期穩(wěn)定性去判斷，一般來說，電子式傳感器的長期穩(wěn)定性和使用壽命不如干濕球濕度傳感器。
濕度傳感器是采用半導(dǎo)體技術(shù)，因此對使用的環(huán)境溫度有要求，超過其規(guī)定的使用溫度將對傳感器造成危害。
所以電子式濕度傳感器測濕方法更適合于在潔凈及常溫的場合使用。
四、濕度傳感器選擇的注意事項：
1、選擇測量范圍
和測量重量、溫度一樣，選側(cè)濕度傳感器首先要確定測量范圍，處**象、研究部門外，搞溫、濕度測控的一般不需要全濕度（0--100%RH）測量。
2、選擇測量精度
測量精度是濕度傳感器*重要的指標(biāo)，每提高一個百分點，對濕度傳感器來說，就是上了一個臺階，，甚至上了一個檔次，因為要達(dá)到不同的精度，其制造成本相差很大，售價也相差甚遠(yuǎn)，所以使用者一定要量體裁衣，不宜盲目追求“精”、高、尖。
如在不同溫度下使用濕度傳感器，其示值還要考慮溫度漂移的影響，眾所周知，相對濕度是溫度的函數(shù)。溫度嚴(yán)重的影響著制定空間內(nèi)的相對濕度，溫度變化0.1度，將產(chǎn)生0.5%RH的濕度變化，（誤差）。使用場合如果難以做到恒溫，則提出過高的測濕精度是不合適的。
多數(shù)情況下，如果沒有**的控溫手段，或者被測空間是非密封的，正負(fù)5%RH的精度就足夠了，對于要求精度控制恒溫、恒濕的局部空間，或者需要隨時跟蹤記錄濕度變化的場合，再選用正負(fù)3%RH以上精度的濕度傳感器。
而精度高于正負(fù)2%RH的準(zhǔn)確度任是很困難的，通常產(chǎn)資料中給出的特性是在常溫（20度正負(fù)10度）和潔凈的氣體中測量的。
3、考慮時漂和溫漂
在實際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時間長，電子式濕度傳感器會產(chǎn)生老化，精度下降，電子式濕度傳感器年漂移量一般在正負(fù)2%左右，甚至更高，一般情況下，生產(chǎn)廠商會標(biāo)明1詞鑒定的有效期使用時間為1年或2年，到期需要重新標(biāo)定。
4、其他注意事項
濕度傳感器是非密封性的，為保護(hù)測量的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，應(yīng)盡量避免在酸性、堿性及含有有機溶劑的氣氛中使用，也避免在粉塵較大的環(huán)境中使用。為正確反映預(yù)測空間的濕度，還應(yīng)避免將傳感器放在離墻壁太近或空氣不流暢的死角出。如果被測的房間太大，就應(yīng)放置多個傳感器。
有的濕度傳感器對供電電源要求比較高，否側(cè)將影響測量精度，或者傳感器之間相互干擾，甚至無法工作，使用時應(yīng)按照技術(shù)要求提供合適，符合精度要求的供電電源。
傳感器需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號傳輸時，要注意信號的衰減問題，當(dāng)傳輸距離超過200m以上，建議選用頻率輸出信號的濕度傳感器。