【传感器介绍】---温湿度计

用来测定环境的温度及湿度，以确定产品生产或仓储的环境条件。也应用于人们日常生活。应用较为广泛。 当空气中有很多水气时，我们说空气是潮湿的。



湿度的概念
科学家经常使用相对湿度来形容空气中水气的多少。简单的说即是想象空气是一条毛巾。如果你倒泻了一杯水，你能用一条毛巾吸收水。但其实毛巾其实可以吸收比一杯更多的水。或许他可以吸收五至十杯的水。空气中所拥有有的水气的数量只是空气中能够拥有的水气的一部分，因此相对湿度是一百分比。当相对湿度是百分之一百时，空气是饱和的。好像一条尽湿的毛巾一样，空气能不再拿水分。当相对湿度是百分之一百并且空气是饱和的时，蒸发和沉积处在平衡状态。到达平衡再次说明的蒸发增加的数量，作为水分沉淀物。
水蒸汽在空中被叫为湿度。因为水蒸汽的分子这样细小所以他们不能被看出，研究湿度的人们已经发展有创造性的方法来测量水蒸汽的数量。

湿度计的历史
或许是里安纳度----一个在15世纪在意大利里出生的人---是第一个想出这一个仪器量度出空气中的水蒸气含量.。他将一干燥的棉花放在一个天砰的一侧上。然后他安置一个正是与棉花相同的重量的对象在天砰的另一侧。当干燥的棉花从空气吸收水蒸汽，它变得更重并且这个天砰的这侧开始降落。在两重量之间的不同是湿度的度量标准。

      科学家使用一台称为"psychrometer"的仪器测量相对湿度。"psychrometer"由两个绑在一起的温度计造成。一个温度计的泡被用清水浸过的材料包着。开始量度相对湿度时，要把psychrometer旋转直至被包着的温度计维持一个稳定的温度,而这温度一定比干的那个温度计低。实际的空气温度被干燥的那个温度计量度。在两温度之间的不同被叫为"wet-bulbdepression"是来自物质的水的蒸发的结果。科学家记录低干的温度计的温度和"wet-bulbdepression",然后制成一个图表,来计算相对湿度。这个也是干湿球湿度计的工作原理。

分类
按测量方法分类
*干湿球湿度计
*露点湿度计
*毛发湿度计
*库伦湿度计
*电化学湿度计
*光学型湿度计
按显示分类
指针温湿度计和数字温湿度计
按精度级别分类
民用温湿度计和工业温湿度计

测量原理


湿度定义
在计量法中规定,湿度定义为"物象状态的量"。日常生活中所指的湿度为相对湿度，用RH%表示。总言之，即气体中（通常为空气中）所含水蒸气量（水蒸气压）与其空气相同情况下饱和水蒸气量（饱和水蒸气压）的百分比。
湿度很久以前就与生活存在着密切的关系,但用数量来进行表示较为困难。对湿度的表示方法有绝对湿度、相对湿度、露点、湿气与干气的比值（重量或体积）等等。

测量方法
温湿度计湿度测量从原理上划分有二、三十种之多。但湿度测量始终是世界计量领域中著名的难题之一。一个看似简单的量值，深究起来，涉及相当复杂的物理-化学理论分析和计算，初涉者可能会忽略在湿度测量中必需注意的许多因素，因而影响传感器的合理使用。
常见的湿度测量方法有：动态法（双压法、双温法、分流法），静态法（饱和盐法、硫酸法），露点法，干湿球法和电子式传感器法。
① 双压法、双温法是基于热力学P、V、T平衡原理，平衡时间较长，分流法是基于绝对湿气和绝对干空气的精确混合。由于采用了现代测控手段，这些设备可以做得相当精密，却因设备复杂，昂贵，运作费时费工，主要作为标准计量之用，其测量精度可达±2%RH以上。
② 静态法中的饱和盐法，是湿度测量中最常见的方法，简单易行。但饱和盐法对液、气两相的平衡要求很严，对环境温度的稳定要求较高。用起来要求等很长时间去平衡，低湿点要求更长。特别在室内湿度和瓶内湿度差值较大时，每次开启都需要平衡6~8小时。
③ 露点法是测量湿空气达到饱和时的温度，是热力学的直接结果，准确度高，测量范围宽。计量用的精密露点仪准确度可达±0.2℃甚至更高。但用现代光-电原理的冷镜式露点仪价格昂贵，常和标准湿度发生器配套使用。

      ④ 干湿球法，这是18世纪就发明的测湿方法。历史悠久，使用最普遍。干湿球法是一种间接方法，它用干湿球方程换算出湿度值，而此方程是有条件的：即在湿球附近的风速必需达到2.5m/s以上。普通用的干湿球温度计将此条件简化了，所以其准确度只有5~7%RH,干湿球也不属于静态法，不要简单地认为只要提高两支温度计的测量精度就等于提高了湿度计的测量精度。
⑤电子式湿度传感器法
电子式湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业, 国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展，为开发新一代湿度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的水平。
这里需了解两点：第一，由于湿度是温度的函数，温度的变化决定性地影响着湿度的测量结果。无论那种方法，精确地测量和控制温度是第一位的。须知即使是一个隔热良好的恒温恒湿箱，其工作室内的温度也存在一定的梯度。所以此空间内的湿度也难以完全均匀一致。
第二，由于原理和方法差异较大，各种测量方法之间难以直接校准和认定，大多只能用间接办法比对。所以在两种测湿方法之间相互校对全湿程（相对湿度0~100%RH）的测量结果，或者要在所有温度范围内校准各点的测量结果，是十分困难的事。例如通风干湿球湿度计要求有规定风速的流动空气，而饱和盐法则要求严格密封，两者无法比对。最好的办法还是按国家对湿度计量器具检定系统（标准）规定的传递方式和检定规程去逐级认定

湿度方案
现代湿度测量方案最主要的有两种：干湿球测湿法，电子式湿度传感器测湿法。下面对这两种方案进行比较，以便客户选择适合自己的湿度测量方法。
干湿球测湿法的维护相当简单，在实际使用中，只需定期给湿球加水及更换湿球纱布即可。与电子式湿度传感器相比，干湿球测湿法不会产生老化，精度下降等问题。所以干湿球测湿方法更适合于在高温及恶劣环境的场合使用。
传感器测湿方法更适合于在洁净及常温的场合使用。

注意事项

和测量重量、温度一样，选择湿度传感器首先要确定测量范围。除了气象、科研部门外，搞温、湿度测控的一般不需要全湿程（0-100%RH）测量。

测量精度
测量精度是湿度传感器最重要的指标，每提高-个百分点，对湿度传感器来说就是上一个台阶，甚至是上一个档次。因为要达到不同的精度，其制造成本相差很大，售价也相差甚远。所以使用者一定要量体裁衣，不宜盲目追求"高、精、尖"。
如在不同温度下使用湿度传感器，其示值还要考虑温度漂移的影响。众所周知，相对湿度是温度的函数，温度严重地影响着指定空间内的相对湿度。温度每变化0.1℃。将产生0.5%RH的湿度变化（误差）。使用场合如果难以做到恒温，则提出过高的测湿精度是不合适的。
多数情况下，如果没有精确的控温手段，或者被测空间是非密封的，±5%RH的精度就足够了。对于要求精确控制恒温、恒湿的局部空间，或者需要随时跟踪记录湿度变化的场合，再选用±3%RH以上精度的湿度传感器。
而精度高于±2%RH的要求恐怕连校准传感器的标准湿度发生器也难以做到，更何况传感器自身了。相对湿度测量仪表，即使在20-25℃下，要达到2%RH的准确度仍是很困难的。通常产品资料中给出的特性是在常温（20℃±10℃）和洁净的气体中测量的。

时漂温漂
在实际使用中，由于尘土、油污及有害气体的影响，使用时间一长，电子式湿度传器会产生老化，精度下降，电子式湿度传器年漂移量一般都在±2%左右，甚至更高。一般情况下，生产厂商会标明1次标定的有效使用时间为1年或2年，到期需重新标定。

其它事项
湿度传感器是非密封性的，为保护测量的准确度和稳定性，应尽量避免在酸性、碱性及含有机溶剂的气氛中使用。也避免在粉尘较大的环境中使用。为正确反映欲测空间的湿度，还应避免将传感器安放在离墙壁太近或空气不流通的死角处。如果被测的房间太大，就应放置多个传感器。
有的湿度传感器对供电电源要求比较高，否则将影响测量精度。或者传感器之间相互干扰，甚至无法工作。使用时应按照技术要求提供合适的、符合精度要求的供电电源。
传感器需要进行远距离信号传输时，要注意信号的衰减问题。当传输距离超过200m以上时，建议选用频率输出信号的湿度传感器。

应用

湿敏传感器在工业、农业、气象、医疗以及日常生活等方面都得到了广泛的应用，特别是随着科学技发展，对于湿度的检测和控制越来越受到人们的重视并进行了大量的研制工作。通常，理想的湿敏传感器的特性要求是，适合于在宽温、湿范围内使用，测量精度要高;使用寿命要长，稳定性好;响应速度快，湿滞回差小，重现性好;灵敏度高，线形好，温度系数小;制造工艺简单，易于批量生产，转换电路简单，成本低;抗腐蚀，耐低温和高温特性等。

选购指南

选购温湿度计时，可以通过以下一些因素进行参考：
坚固耐用：湿度计的传感器和外壳要考虑到能否经受冷凝、干燥、极限温度、灰尘、化学、或其它污染。
质量可靠性、平均寿命：很多产品外观看起来都让人无常辨别真假。因此当质量不好判断时，可以从总体印象出发，考察质量鉴定和出厂标准，考察生产厂家的历史、信誉、市场占有和应用情况，名牌产品比一般产品要好，专业厂家的产品比一边厂家的要好，这是毋庸置疑的，另外咨询其它用户也是一个很好的方法。
适应性：使用情况不是单一一种时，要考虑仪表的适应性，买产品都希望是个功能齐全的，那样就可以为我们提供很多的帮助。
更换性：一般希望湿度计能互换使用或其它的探头来配合你的主机。维护：考察湿度计的定期清洗、更新、更换的时间要求。
备用性：备品备件对于大多数的用户都是不可缺少的，考察供应商是否可以方便准时的提供所需的备品备件。
售后服务：有否保证书，维修和服务协议。 选择了恰当合适的温湿度测量仪表，会提供您的工作效率，减轻工作量，给您和您的生产都带来益处。