濕度檢測常見的兩種方式

關(guān)于關(guān)于濕度檢測常見有兩種方式：干濕球濕度計(jì)、電子濕度傳感器。

1、濕度的定義

比較經(jīng)典的說法：空氣濕度（簡稱濕度）是表示空氣中的水汽含量和潮濕程度的物理量。

日常生活中所指的濕度常為相對濕度，用%RH（Relative Humidity）表示，即氣體中的水蒸氣壓與其氣體的飽和水蒸氣壓的百分比，它的值顯示水蒸氣的飽和度有多高。

溫濕度試驗(yàn)箱行業(yè)多數(shù)情況下提到濕度也是指相對濕度。

AH:濕度（Absolute Humidity）, 單位質(zhì)量或體積空氣中所含濕氣的多少，單位g/kg或g/m3；

SH：飽和濕度（Saturation Point Humidity) ，單位質(zhì)量或體積空氣中所能保有的zui大濕氣量。

濕度的表示方式有很多種，常用的有濕度、比濕、混合比、相對濕度和露點(diǎn)等。

濕度的表達(dá)方式

2、濕度的檢測與分類

對于濕度的檢測人類發(fā)明了很多方法，根據(jù)工作原理的不同進(jìn)行分類，一般有：

1）伸縮式

這是使用歷史較久的傳感器， 如zui早出現(xiàn)的毛發(fā)濕度計(jì)。主要是根據(jù)測定材料的在不同濕度時(shí)伸縮不同進(jìn)行濕度測量， 材料選用毛發(fā)、尼龍絲等。由于毛發(fā)、尼龍絲濕度敏感元件的反應(yīng)速度慢，相對濕度與輸出位移量的變化不成線性關(guān)系，使用的時(shí)間長久之后，易塑性變形和老化，但這種敏感元件因具有構(gòu)造簡單，工作可靠，價(jià)廉和不需要經(jīng)常維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，雖然精度不高(一般為±15%)，但能滿足舒適性空調(diào)等一般要求。

毛發(fā)濕度計(jì)的構(gòu)造如下圖：

毛發(fā)濕度計(jì)構(gòu)造原理圖：

2）蒸發(fā)式

也稱為干濕球濕度計(jì)，利用當(dāng)大氣壓力和風(fēng)速不變時(shí)，水分蒸發(fā)時(shí)必須向外界吸收熱能這一效應(yīng)研制而成。方法是采用兩個(gè)相同的溫度傳感器分別放于被測濕度場和飽和濕度場中，當(dāng)空氣中的相對濕度發(fā)生變化時(shí)， 兩個(gè)溫度傳感器就會(huì)出現(xiàn)差值，從而測定空氣中的相對濕度。

Wet-bulb Pluses:

可靠、簡單，便于維護(hù)，無需校準(zhǔn)，容易判斷是否故障，僅有兩種典型失效情況：濕球紗布需要更換或者供水失效。濕球紗布更換的成本低廉。

Reliable, simple technology

Easy to maintain

No calibration required

Easy to determine if malfunctioning (starts reading 100%)

Only two typical failure modes: wick needs changing or water supply is gone

Wicks are cheap to replace

3、露點(diǎn)式

當(dāng)一固體冷卻至足以使周圍水蒸氣凝固時(shí)，固體上面開始結(jié)露。測出此物體表面的溫度，即露點(diǎn)溫度。獲得此量后， 再加上溫度和氣壓，就可以換算為任何需要的濕度表示。

4、電子式

利用材料的電特性與空氣中濕度變化呈現(xiàn)一定的關(guān)系確定氣體濕度。主要有：①電阻式，利用吸濕性能較好的物質(zhì)吸附水汽后電阻發(fā)生變化而制得， 但由于電阻受溫度影響較大， 固有的溫度系數(shù)使其不能工作在很寬的溫度范圍內(nèi)。②電容式，利用感濕材料吸水后介電常數(shù)發(fā)生變化而改變電容值。它與電阻型濕度計(jì)相比有顯著的優(yōu)勢：靈敏度高， 功耗低， 溫漂小， 其優(yōu)良的性能受到了科學(xué)家們的普遍關(guān)注。由于易于與COMS工藝相結(jié)合， 便于實(shí)現(xiàn)小型化、集成化， 因此現(xiàn)在市面上出售的濕度計(jì)絕大部分都是電容型的。

某廠家總結(jié)的濕度傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)

Solid-state Pluses:優(yōu)勢

No wick to change

無需更換濕球紗布

Can read humidity below freezing and above boiling (although normal chambers can't control at these conditions)

能夠測量冰點(diǎn)以下及沸點(diǎn)以上的濕度（雖然普通試驗(yàn)箱無法控制這些情況下的濕度）

Solid-state Minuses:缺點(diǎn)

Malfunction (loss of calibration) cannot be detected easily發(fā)生故障不容易發(fā)現(xiàn)

Can be damaged by extreme temperatures

溫度會(huì)失效

Can be damaged (temporary or permanent) by condensation (when operated near 100% RH)

凝露（接近100%相對濕度時(shí)）會(huì)導(dǎo)致暫時(shí)或*失效

Needs regular calibration (every 6 months)

需要定期校準(zhǔn)（每隔6個(gè)月）

Requires specialized equipment for proper calibration and adjustment

需要專業(yè)的設(shè)備校準(zhǔn)和調(diào)試

Accuracy varies depending on temperature

誤差隨著不同溫度而不同

Expensive to replace

替換昂貴

總的來講濕度傳感器具有如下特點(diǎn)或者叫缺點(diǎn)：

1）精度和長期穩(wěn)定性

濕度傳感器的精度應(yīng)達(dá)到±2%~±5%RH，達(dá)不到這個(gè)水平很難作為計(jì)量器具使用，濕度傳感器要達(dá)到±2%~±3%RH的精度是比較困難的，通常產(chǎn)品資料中給出的特性是在常溫（20℃±10℃）和潔凈的氣體中測量的。在實(shí)際使用中，由于塵土、油污及有害氣體的影響，使用時(shí)間一長，會(huì)產(chǎn)生老化，精度下降，濕度傳感器的精度水平要結(jié)合其長期穩(wěn)定性去判斷，一般說來，長期穩(wěn)定性和使用壽命是影響濕度傳感器質(zhì)量的頭等問題，年漂移量控制在1%RH水平的產(chǎn)品很少，一般都在±2%左右，甚至更高。

2）濕度傳感器的溫度系數(shù)

濕敏元件除對環(huán)境濕度敏感外，對溫度亦十分敏感，其溫度系數(shù)一般在0.2~0.8%RH/℃范圍內(nèi)，而且有的濕敏元件在不同的相對濕度下，其溫度系數(shù)又有差別。溫漂非線性，這需要在電路上加溫度補(bǔ)償式。采用單片機(jī)軟件補(bǔ)償，或無溫度補(bǔ)償?shù)臐穸葌鞲衅魇潜ＷC不了全溫范圍的精度的，濕度傳感器溫漂曲線的線性化直接影響到補(bǔ)償?shù)男Ч?，非線性的溫漂往往補(bǔ)償不出較好的效果，只有采用硬件溫度跟隨性補(bǔ)償才會(huì)獲得真實(shí)的補(bǔ)償效果。濕度傳感器工作的溫度范圍也是重要參數(shù)。多數(shù)濕敏元件難以在40℃以上正常工作。

3）濕度傳感器的供電

金屬氧化物陶瓷，高分子聚合物和氯化鋰等濕敏材料施加直流電壓時(shí)，會(huì)導(dǎo)致性能變化，甚至失效，所以這類濕度傳感器不能用直流電壓或有直流成份的交流電壓。必須是交流電供電。

4）互換性

目前，濕度傳感器普遍存在著互換性差的現(xiàn)象，同一型號(hào)的傳感器不能互換，嚴(yán)重影響了使用效果，給維修、調(diào)試增加了困難，有些廠家在這方面作出了種種努力，（但互換性仍很差）取得了較好效果。

5）濕度校正

校正濕度要比校正溫度困難得多。溫度標(biāo)定往往用一根標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)作標(biāo)準(zhǔn)即可，而濕度的標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)較難實(shí)現(xiàn)，干濕球溫度計(jì)和一些常見的指針式濕度計(jì)是不能用來作標(biāo)定的，精度無法保證，因其要求環(huán)境條件非常嚴(yán)格，一般情況，（在濕度環(huán)境適合的條件下）在缺乏完善的檢定設(shè)備時(shí)，通常用簡單的飽和鹽溶液檢定法，并測量其溫度。

既然有這么多問題，所以也就不難理解，目前為什么溫濕度試驗(yàn)箱主流還是使用干濕球法測量濕度，而不是使用電子式的濕度傳感器?？磥恚袝r(shí)新技術(shù)并不能*替代老辦法。：干濕球濕度計(jì)、電子濕度傳感器。