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     德國HYDAC賀德克濕度傳感器里的濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的

人類(lèi)的生存和社會(huì )活動(dòng)與濕度密切相關(guān)。隨著(zhù)現代化的發(fā)展，很難找出一個(gè)與濕度無(wú)關(guān)的領(lǐng)域來(lái)。由于應用領(lǐng)域不同，對HYDAC濕度傳感器的技術(shù)要求也不同。從制造角度看，同是HYDAC濕度傳感器，材料、結構不同，工藝不同．其性能和技術(shù)指標（像精度方面）有很大差異，因而價(jià)格也相差甚遠。對使用者來(lái)說(shuō)，選擇HYDAC濕度傳感器時(shí)，首先要搞清楚需要什么樣的傳感器；在自己的財力允許的情況下選購何種檔次的產(chǎn)品，權衡好“需要與可能"的關(guān)系，不至于盲目行事。從我們與用戶(hù)的來(lái)往來(lái)看，覺(jué)得有以下幾個(gè)問(wèn)題值得注意。

和測量重量、溫度一樣，選擇HYDAC濕度傳感器首先要確定測量范圍。除了氣象、科研部門(mén)外，搞溫、濕度測控的一般不需要全濕程(0-100%RH)測量。在當今的信息時(shí)代，傳感器技術(shù)與計算機技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)緊密結合著(zhù)。測量的目的在于控制，測量范圍與控制范圍合稱(chēng)使用范圍。當然，對不需要搞測控系統的應用者來(lái)說(shuō)，直接選擇通用型濕度儀就可以了。

測量精度

和測量范圍一樣，測量精度同是傳感器最重要的指標。每提高—個(gè)百分點(diǎn)．對傳感器來(lái)說(shuō)就是上一個(gè)臺階，甚至是上一個(gè)檔次。因為要達到不同的精度，其制造成本相差很大，售價(jià)也相差甚遠。例如進(jìn)口的1只廉價(jià)的HYDAC濕度傳感器只有幾美元，而1只供標定用的全濕程HYDAC濕度傳感器要幾百美元，相差近百倍。所以使用者一定要量體裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖"。

生產(chǎn)廠(chǎng)商往往是分段給出其HYDAC濕度傳感器的精度的。如中、低濕段(0一80%RH)為±2%RH，而高濕段(80—100%RH)為±4%RH。而且此精度是在某一溫度下(如25℃)的值。如在不同溫度下使用HYDAC濕度傳感器．其示值還要考慮溫度漂移的影響。，相對濕度是溫度的函數，溫度嚴重地影響著(zhù)空間內的相對濕度。溫度每變化0.1℃。將產(chǎn)生0.5%RH的濕度變化(誤差)。使用場(chǎng)合如果難以做到恒溫，則提出過(guò)高的測濕精度是不合適的。因為濕度隨著(zhù)溫度的變化也漂忽不定的話(huà)，奢談測濕精度將失去實(shí)際意義。所以控濕首先要控好溫，這就是大量應用的往往是溫濕度—體化傳感器而不單純是HYDAC濕度傳感器的緣故。

多數情況下，如果沒(méi)有精確的控溫手段，或者被測空間是非密封的，±5%RH的精度就足夠了。對于要求精確控制恒溫、恒濕的局部空間，或者需要隨時(shí)跟蹤記錄濕度變化的場(chǎng)合，再選用±

以上精度的HYDAC濕度傳感器。與此相對應的溫度傳感器．其測溫精度須足±0.3℃以上，起碼是±0.5℃的。而精度高于±2%RH的要求恐怕連校準傳感器的標準濕度發(fā)生器也難以做到，更何況傳感器自身了。國家標準物質(zhì)研究中心濕度室的文章認為：“相對濕度測量?jì)x表，即使在20—25℃下，要達到2%RH的準確度仍是很困難的。"

濕敏元件是的HYDAC濕度傳感器。濕敏元件主要有電阻式、電容式兩大類(lèi)。

濕敏電阻的特點(diǎn)是在基片上覆蓋一層用感濕材料制成的膜，當空氣中的水蒸氣吸附在感濕膜上時(shí)，元件的電阻率和電阻值都發(fā)生變化，利用這一特性即可測量濕度。

濕敏電容一般是用高分子薄膜電容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亞胺、酪酸醋酸纖維等。當環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí)，濕敏電容的介電常數發(fā)生變化，使其電容量也發(fā)生變化，其電容變化量與相對濕度成正比。

電子式濕敏傳感器的準確度可達2-3%RH，這比干濕球測濕精度高。

濕敏元件的線(xiàn)性度及抗污染性差，在檢測環(huán)境濕度時(shí)，濕敏元件要長(cháng)期暴露在待測環(huán)境中，很容易被污染而影響其測量精度及長(cháng)期穩定性。這方面沒(méi)有干濕球測濕方法好。下面對各種HYDAC濕度傳感器進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

、氯化鋰HYDAC濕度傳感器

（1）電阻式氯化鋰濕度計

第一個(gè)基于電阻-濕度特性原理的氯化鋰電濕敏元件是美國標準局的F.W.Dunmore研制出來(lái)的。這種元件具有較高的精度，同時(shí)結構簡(jiǎn)單、價(jià)廉，適用于常溫常濕的測控等一系列優(yōu)點(diǎn)。

氯化鋰元件的測量范圍與濕敏層的氯化鋰濃度及其它成分有關(guān)。單個(gè)元件的有效感濕范圍一般在20%RH 以?xún)?。例?.05%的濃度對應的感濕范圍約為（80～100）%RH ，0.2%的濃度對應范圍是（60～80）%RH 等。由此可見(jiàn)，要測量較寬的濕度范圍時(shí)，必須把不同濃度的元件組合在一起使用?？捎糜谌砍虦y量的濕度計組合的元件數一般為5個(gè)，采用元件組合法的氯化鋰濕度計可測范圍通常為（15～100）%RH，國外有些產(chǎn)品聲稱(chēng)其測量范圍可達（2 ～100）%RH 。

（2）露點(diǎn)式氯化鋰濕度計

露點(diǎn)式氯化鋰濕度計是由美國的 Forboro 公司首先研制出來(lái)的，其后我國和許多國家都做了大量的研究工作。這種濕度計和上述電阻式氯化鋰濕度計形式相似，但工作原理卻不同。簡(jiǎn)而言之，它是利用氯化鋰飽和水溶液的飽和水汽壓隨溫度變化而進(jìn)行工作的。

、碳濕敏元件

碳濕敏元件是美國的 E.K.Carver 和 C.W.Breasefield 于1942年首先提出來(lái)的，與常用的毛發(fā)、腸衣和氯化鋰等探空元件相比，碳濕敏元件具有響應速度快、重復性好、無(wú)沖蝕效應和滯后環(huán)窄等優(yōu)點(diǎn)，因之令人矚目。我國氣象部門(mén)于70年代初開(kāi)展碳濕敏元件的研制，并取得了積極的成果，其測量不確定度不超過(guò)±5%RH ，時(shí)間常數在正溫時(shí)為2～3s，滯差一般在7%左右，比阻穩定性亦較好。

、氧化鋁濕度計

氧化鋁傳感器的突出優(yōu)點(diǎn)是，體積可以非常?。ɡ缬糜谔娇諆x的濕敏元件僅90μm厚、12mg重），靈敏度高（測量下限達-110℃露點(diǎn)），響應速度快（一般在 0.3s 到 3s 之間），測量信號直接以電參量的形式輸出，大大簡(jiǎn)化了數據處理程序，等等。另外，它還適用于測量液體中的水分。如上特點(diǎn)正是工業(yè)和氣象中的某些測量領(lǐng)域所希望的。因此它被認為是進(jìn)行高空大氣探測可供選擇的幾種合乎要求的傳感器之一。也正是因為這些特點(diǎn)使人們對這種方法產(chǎn)生濃厚的興趣。然而，遺憾的是盡管許多國家的專(zhuān)業(yè)人員為改進(jìn)傳感器的性能進(jìn)行了不懈的努力，但是在探索生產(chǎn)質(zhì)量穩定的產(chǎn)品的工藝條件，以及提高性能穩定性等與實(shí)用有關(guān)的重要問(wèn)題

上始終未能取得重大的突破。因此，到目前為止，傳感器通常只能在特定的條件和有限的范圍內使用。近年來(lái)，這種方法在工業(yè)中的低霜點(diǎn)測量方面開(kāi)始嶄露頭角。

、陶瓷HYDAC濕度傳感器

在濕度測量領(lǐng)域中，對于低濕和高濕及其在低溫和高溫條件下的測量，到目前為止仍然是一個(gè)薄弱環(huán)節，而其中又以高溫條件下的濕度測量技術(shù)最為落后。以往，通風(fēng)干濕球濕度計幾乎是在這個(gè)溫度條件下可以使用的方法，而該法在實(shí)際使用中亦存在種種問(wèn)題，無(wú)法令人滿(mǎn)意。另一方面，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，要求在高溫下測量濕度的場(chǎng)合越來(lái)越多，例如水泥、金屬冶煉、食品加工等涉及工藝條件和質(zhì)量控制的許多工業(yè)過(guò)程的濕度測量與控制。因此，自60年代起，許多國家開(kāi)始竟相研制適用于高溫條件下進(jìn)行測量的HYDAC濕度傳感器。 考慮到傳感器的使用條件，人們很自然地把探索方向著(zhù)眼于既具有吸水性又能耐高溫的某些無(wú)機物上。實(shí)踐已經(jīng)證明，陶瓷元件不僅具有濕敏特性，而且還可以作為感溫元件和氣敏元件。這些特性使它極有可能成為一種有發(fā)展前途的多功能傳感器。寺日、福島、新田等人在這方面已經(jīng)邁出了頗為成功的一步。他們于 1980 年研制成稱(chēng)之為“濕瓷 - Ⅱ型"和“濕瓷 - Ⅲ型"的多功能傳感器。前者可測控溫度和濕度，主要用于空調，后者可用來(lái)測量濕度和諸如酒精等多種有機蒸氣，主要用于食品加工方面。

以上幾種是應用較多的幾種類(lèi)型傳感器，另外還有其他根據不同原理而研制的HYDAC濕度傳感器，這里就不一一介紹了。

時(shí)漂和溫漂

幾乎所有的傳感器都存在時(shí)漂和溫漂。由于HYDAC濕度傳感器必須和大氣中的水汽相接觸，所以不能密封。這就決定了它的穩定性和壽命是有限的。一般情況下，生產(chǎn)廠(chǎng)商會(huì )標明1次標定的有效使用時(shí)間為1年或2年，到期負責重新標定。請使用者在選擇傳感器時(shí)考慮好日后重新標定的渠道，不要貪圖便宜或迷信洋貨而忽略了售后服務(wù)問(wèn)屬。

溫漂在上1節已經(jīng)提到。選擇HYDAC濕度傳感器要考慮應用場(chǎng)合的溫度變化范圍，看所選傳感器在溫度下能否正常工作，溫漂是否超出設計指標。要提醒使用者注意的是：電容式HYDAC濕度傳感器的溫度系數α是個(gè)變量，它隨使用溫度、濕度范圍而異。這是因為水和高分子聚合物的介電系數隨溫度的改變是不同步的，而溫度系數α又主要取決于水和感濕材料的介電系數，所以電容式濕敏元件的溫度系數并非常數。電容式HYDAC濕度傳感器在常溫、中濕段的溫度系數最小，5-25℃時(shí)，中低濕段的溫漂可忽略不計。但在高溫高濕區或負溫高濕區使用時(shí)，就一定要考慮溫漂的影響，進(jìn)行必要的補償或修正。

與傳統測濕方法的關(guān)系

早在18世紀人類(lèi)就發(fā)明了干濕球和毛發(fā)濕度計，而電子式HYDAC濕度傳感器是近幾十年．特別是近20年才迅速發(fā)展起來(lái)的。新舊事物的交替與人們的觀(guān)念轉變很有關(guān)系。由于干濕球、毛發(fā)濕度計的價(jià)格仍明顯低于HYDAC濕度傳感器，造成一部分人對電子HYDAC濕度傳感器價(jià)格的不認可。正好像用慣了掃帚的人改用吸塵器時(shí)，總覺(jué)得花幾百元錢(qián)買(mǎi)一臺吸塵器有些不上算，不如花幾元錢(qián)買(mǎi)把掃帚那樣心理容易平衡。

由于傳統測濕方法在人們的腦海中印象太深了，一些人形成了只有干濕球濕度計才是準確的固有概念。有些用戶(hù)拿干濕球濕度計來(lái)對比剛購得的HYDAC濕度傳感器，如發(fā)現示值不同，馬上認為HYDAC濕度傳感器不準。須知干濕球的準確度只有5%一7%RH，不但低于電子HYDAC濕度傳感器，而且還取決于干球、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(mǎn)足一定要求時(shí)，才能達到規定的準確度。HYDAC濕度傳感器生產(chǎn)廠(chǎng)在產(chǎn)品出廠(chǎng)前都要采用標準濕度發(fā)生器來(lái)逐支標定，分流式標準濕度發(fā)生器來(lái)進(jìn)行標定。所以希望用戶(hù)在需要校準時(shí)也采用相同的方法，避免用準確度低的器具去校準或比對精度高的傳感器。