首先,理解常用的濕度概念非常重要,因?yàn)闈穸葌鞲衅鞯墓ぷ髟砭褪腔诟拍钪兴枋龅奈锢磉^(guò)程。即便是基于完全相同的測(cè)量原理,不同的濕度傳感器的性能可以千差萬(wàn)別ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有,這是因?yàn)椴煌牟牧咸匦曰蛏a(chǎn)工藝,會(huì)完全左右傳感器在不同環(huán)境中的工作狀態(tài)。所以,理解濕度測(cè)量的物理過(guò)程,有助于找到適合應(yīng)用的傳感器,并取得最終產(chǎn)品的成功。
1. 常用的濕度概念
絕對(duì)濕度
絕對(duì)濕度是指單位體積空氣內(nèi)可以容納水分子的量,這個(gè)量常用質(zhì)量的方式進(jìn)行表征,所以絕對(duì)濕度的單位為 g/m3。在給定空間內(nèi),如果濕度未達(dá)到飽和狀態(tài)(也就是不發(fā)生凝露現(xiàn)象),不論溫度如何變化,空氣的絕對(duì)濕度維持不變。
相對(duì)濕度
相對(duì)濕度是指空氣中水分子的數(shù)量對(duì)所能容納水分子最大數(shù)量的占比,相對(duì)濕度通過(guò)百分比的形式表征??諝鈨?chǔ)存水分子的能力隨溫度變化,溫度越高空氣儲(chǔ)水能力越強(qiáng)。
為了方便理解,我們將濕度概念類比為容器裝水(Figure 1)。圖中左側(cè)容器代表了30℃空氣的儲(chǔ)水能力,即便30g水注入其中時(shí),也只能達(dá)到容量的50%;而右側(cè)容器代表了0℃空氣的儲(chǔ)水能力,即便只有5g水,也達(dá)到了容量的75%。
相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度都是對(duì)空氣中水分含量的一種計(jì)算方式,他們之間需要使用溫度參數(shù)進(jìn)行換算。在壓力應(yīng)用中,氣壓參數(shù)也應(yīng)當(dāng)參與換算。
Figure 1 絕對(duì)濕度vs相對(duì)濕度
露點(diǎn)
當(dāng)溫度不斷降低控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,空氣的儲(chǔ)水能力不斷下降,直至空氣中水分即將溢出時(shí)的溫度即為露點(diǎn),此時(shí)空氣的相對(duì)濕度剛剛達(dá)到100%。凝露現(xiàn)象在生活中屢見(jiàn)不鮮,例如在夏天的時(shí)候,冰鎮(zhèn)飲料的外壁會(huì)有水珠凝結(jié),這就是因?yàn)閿y帶水分的高溫空氣在飲料表面快速降溫,儲(chǔ)水能力急劇下降,最終將所攜帶的水分堆積在低溫表面形成水珠。
2. 濕度測(cè)量原理
IST全系濕度產(chǎn)品均基于電容式測(cè)量原理:當(dāng)環(huán)境濕度發(fā)生改變時(shí),高分子薄膜(Polymer,F(xiàn)igure 2)中的含水量發(fā)生變化,致使電容介電常數(shù)發(fā)生改變,進(jìn)而導(dǎo)致傳感器電容量發(fā)生改變ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有,通過(guò)測(cè)量容值即可計(jì)算出當(dāng)前環(huán)境濕度。IST通過(guò)對(duì)多種金屬與高分子材料的組合使用,形成3個(gè)極具特色的濕度傳感器產(chǎn)品線:P14系列,MK33,以及K5系列,以響應(yīng)不同的測(cè)量場(chǎng)景。
Figure 2 濕度電容中的高分子薄膜
3. IST濕度傳感器
- P14:適用絕大多數(shù)測(cè)量場(chǎng)景,并且可以實(shí)現(xiàn)高濕度測(cè)量。高濕度測(cè)量往往是電容式濕度傳感器的測(cè)量難點(diǎn)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,其原因在于高密度的水分子會(huì)使?jié)穸入娙莸母叻肿颖∧こ浞治捎诒∧ねㄍ感圆患?span id="3sstbu8" class="a_b_c_2">ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有,即便在環(huán)境濕度下降后傳感器也無(wú)法快速脫水,致使讀數(shù)被鉗制在高位。這個(gè)過(guò)程就像戴口罩呼吸,口罩的內(nèi)側(cè)會(huì)逐漸累計(jì)過(guò)量的水分子以至于形成水滴。IST通過(guò)先進(jìn)工藝制造的薄膜結(jié)構(gòu)具有極佳的“呼吸”能力,這使得電容內(nèi)部的濕度水平可以快速同步環(huán)境濕度,實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確穩(wěn)定的濕度測(cè)量。
基于該種呼吸性極佳的高分子薄膜,P14系列還針對(duì)不同的封裝方式,不同的響應(yīng) 速度,以及加熱需求,推出了多種型號(hào)的濕度產(chǎn)品。
- MK33:適用于油液濕度與高溫氣體濕度測(cè)量?;诹硪环N特殊薄膜材料。MK33的耐溫可達(dá)到190℃,為行業(yè)之最。該種耐溫的特性幾乎使得MK33成為煙氣濕度檢測(cè)的最佳選擇。
- K5: 適用于低濕度檢測(cè)場(chǎng)景?;诓煌谥暗牧硪环N特殊薄膜材料,K5在低濕度場(chǎng)景中具有更高的穩(wěn)定性和分辨率。
- HYT系列為數(shù)字型號(hào)濕度傳感器,基于以上傳感元件的優(yōu)良性能,通過(guò)I2C通信總線,可以直接讀取經(jīng)過(guò)標(biāo)定的高精度濕度測(cè)量值。
在未來(lái)的文章中,我們將針對(duì)每一型號(hào)的濕度傳感器, 給出具體的使用說(shuō)明和應(yīng)用分享,敬請(qǐng)期待!