德國KUBLER庫伯勒傳感器常見偏值異常
一、濕度傳感器的分類及感濕特點
濕度傳感器,分為 電阻式 和 電容式 兩種,產(chǎn)品的基本形式都為在基片涂覆感濕材料形成感濕膜。空氣中的水蒸汽吸附于感濕材料后,元件的阻抗、介質(zhì)常數(shù)發(fā)生很大的變化,從而制成濕敏元件。
國內(nèi)外各廠家的濕度傳感器產(chǎn)品水平不一,質(zhì)量價格都相差較大,用戶如何選擇性能價格比最You的理想產(chǎn)品確有一定難度,需要在這方面作深入的了解。濕度傳感器具有如下特點:
1、 精度和長期穩(wěn)定性
濕度傳感器的精度應(yīng)達到±2%~±5%RH,達不到這個水平很難作為計量器具使用,濕度傳感器要達到±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。在實際使用中,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償式。采用單片機軟件補償,或無溫度補償?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償?shù)男Ч?非線性的溫漂往往補償不出較好的效果,只有采用硬件溫度跟隨性補償才會獲得真實的補償效果。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,會導致性能變化,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,同一型號的傳感器不能互換,嚴重影響了使用效果,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。溫度標定往往用一根標準溫度計作標準即可,而濕度的標定標準較難實現(xiàn),干濕球溫度計和一些常見的指針式濕度計是不能用來作標定的,精度無法保證,因其要求環(huán)境條件非常嚴格,一般情況,(最hao在濕度環(huán)境適合的條件下)在缺乏完善的檢定設(shè)備時,通常用簡單的飽和鹽溶液檢定法,并測量其溫度。
二、對濕度傳感器性能作初步判斷的幾種方法
在濕度傳感器實際標定困難的情況下,可以通過一些簡便的方法進行濕度傳感器性能判斷與檢查。
1、*性判定,同一類型,同一廠家的濕度傳感器產(chǎn)品最hao一次購買兩支以上,越多越說明問題,放在一起通電比較檢測輸出值,在相對穩(wěn)定的條件下,觀察測試的*性。若進一步檢測,可在24h內(nèi)間隔一段時間記錄,一天內(nèi)一般都有高、中、低3種濕度和溫度情況,可以較全面地觀察產(chǎn)品的*性和穩(wěn)定性,包括溫度補償特性。
2、用嘴呵氣或利用其它加濕手段對傳感器加濕,觀察其靈敏度、重復性、升濕脫濕性能,以及分辨率,產(chǎn)品的最gao量程等。
3、對產(chǎn)品作開盒和關(guān)盒兩種情況的測試。比較是否*,觀察其熱效應(yīng)情況。
4、對產(chǎn)品在高溫狀態(tài)和低溫狀態(tài)(根據(jù)說明書標準)進行測試,并恢復到正常狀態(tài)下檢測和實驗前的記錄作比較,考查產(chǎn)品的溫度適應(yīng)性,并觀察產(chǎn)品的*性情況。
產(chǎn)品的性能最終要依據(jù)質(zhì)檢部門正規(guī)完備的檢測手段。利用飽和鹽溶液作標定,也可使用名pai產(chǎn)品作比對檢測,產(chǎn)品還應(yīng)進行長期使用過程中的長期標定才能較全面地判斷濕度傳感器的質(zhì)量。
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三、對市場上濕度傳感器產(chǎn)品的幾點分析
國內(nèi)市場上出現(xiàn)了不少國內(nèi)外濕度傳感器產(chǎn)品,電容式濕敏元件較為多見,感濕材料種類主要為高分子聚合物,氯化鋰和金屬氧化物。 電容式濕敏元件的優(yōu)點在于響應(yīng)速度快、體積小、線性度好、較穩(wěn)定,國外有些產(chǎn)品還具備高溫工作性能。但是達到上述性能的產(chǎn)品多為國外名pai,價格都較昂貴。市場上出售的一些電容式濕敏元件低價產(chǎn)品,往往達不到上述水平,線性度、*性和重復性都不甚理想,30%RH以下,80%RH以上感濕段變形嚴重。有些產(chǎn)品采用單片機補償修正,使?jié)穸瘸霈F(xiàn)'階躍'性的跳躍,使精度降低,出現(xiàn)*性差、線性差的缺點。無論高檔次或低檔次的電容式濕敏元件,長期穩(wěn)定性都不理想,多數(shù)長期使用漂移嚴重,濕敏電容容值變化為pF級,1%RH的變化不足0.5pF,容值的漂移改變往往引起幾十RH%的誤差,大多數(shù)電容式濕敏元件不具備40℃以上溫度下工作的性能,往往失效和損壞。 電容式濕敏元件抗腐蝕能力也較欠缺,往往對環(huán)境的潔凈度要求較高,有的產(chǎn)品還存在光照失效、靜電失效等現(xiàn)象,金屬氧化物為陶瓷濕敏電阻,具有濕敏電容相同的優(yōu)點,但塵埃環(huán)境下,陶瓷細孔被封堵元件就會失效,往往采用通電除塵的方法來處理,但效果不夠理想,且在易燃易爆環(huán)境下不能使用,氧化鋁感濕材料無法克服其表面結(jié)構(gòu)'天然老化'的弱點,阻抗不穩(wěn)定,金屬氧物陶瓷濕敏電阻也同樣存在長期穩(wěn)定性差的弱點。 氯化鋰濕敏電阻,具有較突出的優(yōu)點是長期穩(wěn)定性*,因此通過嚴格的工藝制作,制成的儀表和傳感器產(chǎn)品可以達到較高的精度,穩(wěn)定性強是產(chǎn)品具備良好的線性度、精密度及*性,是長期使用壽命的可靠保證。氯化鋰濕敏元件的長期穩(wěn)定性其它感濕材料尚無法取代。