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高低溫溼熱試驗箱如何合理使用溼度感測器

釋出時間☁·✘✘: 2020-03-27  點選次數☁·✘✘: 975次

   關於合理使用溼度感測器的討論現代資訊科技使感測器技術產生了革命性的變化│╃。嵌入式技術的應用大大改進了訊號的處理技術☁↟▩↟,提高了測試精度│╃。匯流排技術有效地解決了多點資料採集▩│↟、遠距離通訊等在模擬技術時期困擾人們的問題│╃。網路化更為測控技術提供施展身手的廣闊空間│╃。
溼度測量在十年前還是侷限於氣象☁↟▩↟,科研等少數領域裡討論的技術☁↟▩↟,現代電子技術同樣使溼度感測器成為科技刊物上常見的術語│╃。越來越多的專業人士關注並研製出各種新型溼度感測器│╃。嵌入式技術▩│↟、匯流排技術同樣在溼度測量領域開出絢麗的花朵│╃。本文僅從多年實踐出發☁↟▩↟,討論合理使用溼度感測器的若干問題│╃。提請同行在研究和使用溼度感測器時注意☁↟▩↟,以免影響分析的正確性甚至得出不合理的結論│╃。
1▩│↟、溼度測量方法的比較
溼度測量技術來由已久│╃。隨著電子技術的發展☁↟▩↟,近代測量技術也有了飛速的發展│╃。溼度測量從原理上劃分二▩│↟、三十種之多│╃。對溼度的表示方法有溼度▩│↟、相對溼度▩│↟、露點▩│↟、溼氣與幹氣的比值(重量或體積)等等│╃。但溼度測量始終是世界計量領域中著名的難題之一│╃。一個看似簡單的量值☁↟▩↟,深究起來☁↟▩↟,涉及相當複雜的物理—化學理論分析和計算☁↟▩↟,初涉者可能會忽略在溼度測量中必需注意的許多因素☁↟▩↟,因而影響感測器的合理使用│╃。
常見的溼度測量方法有☁·✘✘:動態法(雙壓法▩│↟、雙溫法▩│↟、分流法)☁↟▩↟,靜態法(飽和鹽法▩│↟、硫酸法)☁↟▩↟,露點法☁↟▩↟,乾溼球法和電子式感測器法│╃。
這裡雙壓法▩│↟、雙溫法是基於熱力學P▩│↟、V▩│↟、T平衡原理☁↟▩↟,平衡時間較長☁↟▩↟,分流法是基於溼氣和幹空氣的精確混合│╃。由於採用了現代測控手段☁↟▩↟,這些裝置可以做得相當精密☁↟▩↟,卻因裝置複雜☁↟▩↟,昂貴☁↟▩↟,運作費時費工☁↟▩↟,主要作為標準計量之用☁↟▩↟,其測量精度可達±2%RH以上│╃。
靜態法中的飽和鹽法☁↟▩↟,是溼度測量中的方法☁↟▩↟,簡單易行│╃。但飽和鹽法對液▩│↟、氣兩相的平衡要求很嚴☁↟▩↟,對環境溫度的穩定要求較高│╃。用起來要求等很長時間去平衡☁↟▩↟,低溼點要求更長│╃。特別在室內溼度和瓶內溼度差值較大時☁↟▩↟,每次開啟都需要平衡6~8小時│╃。
露點法是測量溼空氣達到飽和時的溫度☁↟▩↟,是熱力學的直接結果☁↟▩↟,準確度高☁↟▩↟,測量範圍寬│╃。計量用的精密露點儀準確度可達±0.2℃甚至更高│╃。但用現代光—電原理的冷鏡式露點儀價格昂貴☁↟▩↟,常和標準溼度發生器配套使用│╃。
乾溼球法☁↟▩↟,這是18世紀就發明的測溼方法│╃。歷史悠久☁↟▩↟,使用普遍│╃。乾溼球法是一種間接方法☁↟▩↟,它用乾溼球方程換算出溼度值☁↟▩↟,而此方程是有條件的☁·✘✘:即在溼球附近的風速必需達到2.5m/s以上│╃。普通用的乾溼球溫度計將此條件簡化了☁↟▩↟,所以其準確度只有5~7%RH,明顯低於電子溼度感測器│╃。顯然乾溼球也不屬於靜態法☁↟▩↟,不要簡單地認為只要提高兩支溫度計的測量精度就等於提高了溼度計的測量精度│╃。
本文想強調兩點☁·✘✘:第①☁↟▩↟,由於溼度是溫度的函式☁↟▩↟,溫度的變化決定性地影響著溼度的測量結果│╃。無論那種方法☁↟▩↟,精確地測量和控制溫度是第①位的│╃。須知即使是一個隔熱良好的恆溫恆溼箱☁↟▩↟,其工作室內的溫度也存在一定的梯度│╃。所以此空間內的溼度也難以*均勻一致│╃。
第二☁↟▩↟,由於原理和方法差異較大☁↟▩↟,各種測量方法之間難以直接校準和認定☁↟▩↟,大多隻能用間接辦法比對│╃。所以在兩種測溼方法之間相互校對全溼程(相對溼度0~100%RH)的測量結果☁↟▩↟,或者要在所有溫度範圍內校準各點的測量結果☁↟▩↟,是十分困難的事│╃。例如通風乾溼球溼度計要求有規定風速的流動空氣☁↟▩↟,而飽和鹽法則要求嚴格密封☁↟▩↟,兩者無法比對│╃。好的辦法還是按國家對溼度計量器具檢定系統(標準)規定的傳遞方式和檢定規程去逐級認定│╃。
2▩│↟、溼度感測器測溼原理的差異
溼度感測器可分為物性型和結構型│╃。物性型溼度感測器又分為水分子親和型和非親和型兩類│╃。絕大多數實用的溼度感測器屬於前者│╃。水分子親和型的感溼機理主要表現在感溼材料在吸溼後阻值和電容值發生規律性變化│╃。具有此類物性的材料很多☁·✘✘:有金屬氧化物▩│↟、高分子▩│↟、電解質▩│↟、碳—聚合物混合材料│╃。而現有的電子敏感材料的均勻性▩│↟、一致性尚未達到理想水平☁↟▩↟,元件製作工藝也參差不齊☁↟▩↟,所以感溼元件的物性存在分散性│╃。感溼元件的物性與溼度值之間又是一種間接關係☁↟▩↟,須經過轉換電路將阻值或容值的變化轉換為電壓或電流量值│╃。所以不同的原理▩│↟、不同的材料▩│↟、不同的結構做出的感測器反映的溼度值總是存在差異│╃。到目前為止☁↟▩↟,還沒有一種在測量範圍▩│↟、測試精度▩│↟、響應時間▩│↟、使用溫度▩│↟、穩定性各方面都盡善盡美的“全天候”溼度感測器│╃。
3▩│↟、影響電子式溼度測量準確度的因素
1)溼度感測器的誤差
l 敏感元件分散性造成☁·✘✘:即元件阻值▩│↟、容值對溼度響應的離散性;
l 訊號轉換產生誤差☁·✘✘:即阻值▩│↟、容值轉換為電壓▩│↟、電流訊號時產生;
l溫漂▩│↟、時漂造成☁·✘✘:溼敏元件必需和被測氣體直接接觸☁↟▩↟,不能象其它電子器件那樣*密封│╃。故容易被空氣中的酸性▩│↟、鹼性成分及有機溶劑腐蝕▩│↟、汙染☁↟▩↟,所以溼敏元件難以做到長壽命☁↟▩↟,需要定期(例如一年)標定│╃。壽命較長☁↟▩↟,穩定性好的感測器標定後可繼續使用☁↟▩↟,達十年以上│╃。
2)二次儀表中☁↟▩↟,對訊號的處理引入的誤差
l 對訊號放大▩│↟、補償▩│↟、修正後產生的失真;例如有的溼敏元件溫度係數是個變數☁↟▩↟,常溫下補償後☁↟▩↟,高溫時仍有誤差│╃。
l 整機電路的零點漂移▩│↟、溫度漂移產生的誤差│╃。
3)感測器▩│↟、變送器在校準☁↟▩↟,標定時產生的誤差
l標定裝置的乾燥系統▩│↟、飽和系統不理想;或者雙壓法▩│↟、雙溫法裝置的壓力▩│↟、溫度測量控制不準;在分流法裝置中因質量流量計不準;在露點法中☁↟▩↟,因取樣氣時導管漏氣或導管太長而影響溫度都會產生較大的誤差│╃。
l 平衡時間不夠或難以達到平衡產生的誤差│╃。敏感元件周圍有發熱體(如功率較大的元器件)也會影響測量結果│╃。
l 感測器在工作室停留位置不同產生的誤差│╃。
4▩│↟、按“需要和可能”合理選擇感測器
溼度感測器品種繁多☁↟▩↟,各有優缺點│╃。關於合理使用溼度感測器的討論,使用者根據實際需要合理選擇感測器☁↟▩↟,不要盲目追求高指標│╃。用現代電子技術提高一個感測器及其二次儀表的解析度並不是很難的事情☁↟▩↟,但提高一臺儀器儀表的準確度則不是輕而易舉能辦到的│╃。對溼度感測器而言☁↟▩↟,提高一▩│↟、兩個百分點☁↟▩↟,實際上是提高一個等級☁↟▩↟,可能意味著成本和造價的大幅度提高甚至翻番│╃。一般工控條件下使用溼度感測器☁↟▩↟,誤差確定在±5%RH以內就足夠了│╃。如果使用者對溼度測量的精度要求較特殊☁↟▩↟,比如精度高☁↟▩↟,使用溫度變化較大☁↟▩↟,或者主要在低溼段或高溼段使用│╃。找計量部門用二級以上的標定裝置予於檢測│╃。否則採用精度低的測試手段只能得出置信度很低的結論│╃。經過測試☁↟▩↟,全面▩│↟、準確地瞭解溼度感測器的技術性能是合理使用這種感測器的必要前提│╃。

高低溫溼熱試驗箱技術規格☁·✘✘:

SEH-190 CE表示低溫度0℃ / CR表示低-20℃ / CL表示低-40℃ / CS表示低-70℃

型號

SEH-190

SEH-330

SEH-600

SEH-100

SEH-1500

工作室尺寸

(W x D x H cm)

58×45×75

58×76×75

80×80×95

100×100×100

110×147×95

外箱尺寸

(W x D x H cm)

87×155×180

87×185×180

109×196×199

139×215×199

139×268×199

溫度範圍

0℃/-20℃/-40℃/-70℃~+100℃/+150℃/+180℃

溫度均勻度

≤2℃

溫度偏差

±2℃

溫度波動度

≤±0.5℃,按GB/T5170-1996表示

升降溫速率

升溫3℃/min☁↟▩↟,降溫 1℃/min

溼度範圍

10~98%RH

溼度偏差

±3%(>75%RH), ±5%(≤75%R上)

溫度控制器

雙通道溫溼度控制器(控制軟體自行開發)

裝置執行方式

定值執行▩│↟、程式執行

製冷系統

製冷壓縮機

進口全封閉壓縮機

冷卻方式

風冷(水冷選配)

加溼用水

蒸餾水或去離子水

安全保護措施

漏電▩│↟、短路▩│↟、超溫▩│↟、缺水▩│↟、電機過熱▩│↟、壓縮機超壓▩│↟、過載▩│↟、過流

標準裝置

試品擱板(兩套)▩│↟、觀察窗▩│↟、照明燈▩│↟、電纜孔(Ø50一個)▩│↟、腳輪

電源

AC380V  50Hz 三相四線+接地線

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